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Aumentare l’utilizzo della fibra di carbonio nelle automobili

Un progetto finanziato dall’UE ha fatto progredire la tecnologia all’avanguardia dei materiali compositi per portarla più vicino alla produzione di massa per applicazioni automobilistiche.

Tecnologie industriali

Oltre ad essere leggeri per l’efficienza del consumo di carburante, i materiali compositi a prestazioni elevate per il settore dei trasporti dovrebbero poter essere usati in processi di produzione veloci. Attualmente, i volumi di produzione tendono a essere limitati a poche centinaia o a poche migliaia di unità all’anno per le applicazioni aerospaziali o per le automobili da corsa. Il progetto HIVOCOMP (Advanced materials enabling high-volume road transport applications of lightweight structural composite parts) ha cambiato questo sviluppando due nuovi materiali ad alto volume per parti in plastica rinforzata con fibra di carbonio (carbon fibre-reinforced plastic, CFRP) per automobili e valigie. Il primo sistema sviluppato prevedeva l’uso di materiali con poliuretano (PU) evoluto a matrice termoindurente che mostravano prestazioni meccaniche superiori e riducevano i tempi di ciclo se paragonati con la più comunemente usata matrice epossidica. Sostituire questo convenzionale sistema a matrice con il PU ha inoltre permesso di combinare una veloce solidificazione con un’elevata resistenza e un’alta temperatura di transizione vetrosa. Le nanoparticelle aggiunte al PU hanno migliorato ulteriormente il processo – riducendo la viscosità della resina e la cinetica di reazione – e le proprietà termiche ed elettriche. I partner del consorzio hanno costruiti dei dimostratori usando questo nuovo materiale in parti strutturali di un’automobile. Queste includevano il cofano motore interno, lo schienale del sedile posteriore e il montante tra la portiera anteriore e quella posteriore. Un’altra svolta di HIVOCOMP è stata l’ibridazione di compositi auto-rinforzati (self-reinforced composites, SRC) – polipropilene (PP) e poliammide – con fibre di carbonio. HIVOCOMP ha seguito diverse strategie per sviluppare due versioni di SRC. Nel primo caso, una piccola quantità di fibre di carbonio ha consentito alla rigidità degli SRC di aumentare senza ridurne la robustezza. Nel secondo caso, delle quantità superiori hanno portato a una maggiore robustezza, con la rigidità che si manteneva alta. Si sono ottenuti tempi di produzione ridotti mediante il processo di termoformatura. I partner del progetto sono riusciti a produrre una valigia ibrida SRC che si è rivelata più leggera del 10 % rispetto alle attuali valigie in PP. I materiali avanzati prodotti da HIVOCOMP prevedono tempi di ciclo brevi, promettendo grandi possibilità per la produzione economicamente efficiente di grandi volumi di parti CFRP ad alte prestazioni.

Parole chiave

Fibra di carbonio, automobili, materiale composito, trasporto su strada, plastica rinforzata con fibra di carbonio

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