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Scienza dei materiali e ingegneria uniscono le forze per cambiare le regole della progettazione dei compositi

Un progetto finanziato dall’UE riunisce ricercatori provenienti dal mondo accademico e dall’industria per progettare materiali compositi destinati ad applicazioni efficienti sotto il profilo delle risorse e tecnologie ecocompatibili.

Tecnologie industriali

Il progetto CREATe-Network è composto da tre istituzioni accademiche e tre istituzioni non accademiche in Europa, nonché da otto partner accademici al di fuori dell’Europa. «L’intento della rete è di combinare le competenze dei membri delle reti accademica e industriale nel campo multidisciplinare della scienza dei materiali e dell’ingegneria al fine di progettare nuovi materiali compositi con proprietà e prestazioni superiori», spiega il dott. Flavio Soldera, coordinatore del progetto. Uno sguardo più approfondito agli obiettivi di ricerca Gli obiettivi di ricerca specifici del progetto sono stati distribuiti su quattro voci. La voce 1 ruotava attorno al miglioramento significativo della densità energetica dei condensatori elettrici a doppio strato inserendo ossidi di metallo o nitruri su scala nanometrica su elettrodi di carbonio nanostrutturati. Le voci 2 e 3 si concentravano sullo sviluppo di nuovi materiali compositi a matrice metallica con un miglior comportamento tribologico e una migliore resistenza all’elettroerosione, rispettivamente. La voce 4 verteva sulla progettazione di nuovi compositi di carburo cementato con gradazione funzionale per utensili da taglio rivestiti con resistenza all’usura migliorata per applicazioni di lavorazione impegnative nell’industria aerospaziale e automobilistica. Risultati finali Il progetto ha sviluppato soluzioni ingegneristiche con una profonda comprensione dei fenomeni fondamentali di fondo. «Ciò contribuirà a ottimizzare l’utilizzo delle risorse e delle materie prime migliorando la fase di progettazione e sviluppo», aggiunge il dott. Soldera. Le nuove soluzioni del progetto nei settori dello stoccaggio dell’energia, dei materiali a debole attrito, dei contatti elettrici e degli utensili da taglio hanno mostrato risultati molto promettenti in termini di prestazioni in condizioni di funzionamento comuni. «I prototipi sono stati sviluppati con successo in tutte le voci di ricerca proposte», conferma il dott. Soldera. Il progetto ha scoperto, che per quanto riguarda lo stoccaggio dell’energia, i nuovi materiali a base di carbonio mostrano energia e potenza specifiche migliorate rispetto ai materiali attuali. Inoltre, osserva, il progetto ha rilevato che «materiali autolubrificanti a debole attrito aumentano la durata operativa riducendo in maniera efficiente l’usura e migliorano l’efficienza energetica diminuendo notevolmente l’attrito». Il coordinatore del progetto riferisce inoltre: «I contatti elettrici aumentano l’affidabilità attraverso un’efficiente interruzione di linea e una maggiore durata operativa». Per quanto riguarda gli utensili da taglio, è stata raggiunta un’estensione della gamma di applicabilità ai metalli difficili da lavorare. «Abbiamo anche dimostrato un’estensione della durata operativa degli strumenti di lavorazione», osserva il dott. Soldera. Oltre ai risultati sopra esposti, «il progetto ha avuto un enorme impatto scientifico, come si evince dalla pubblicazione su importanti riviste (attualmente 36), nonché dallo sviluppo professionale dei 28 giovani ricercatori che hanno partecipato ai distaccamenti», conferma il dott. Soldera. Verso il futuro «Attraverso il miglioramento della cooperazione scientifica già esistente e la coltivazione di nuove cooperazioni, i partecipanti alla rete sono stati in grado di trovare nuovi interessi comuni e di creare nuove linee di ricerca cooperativa in movimento», spiega il dott. Soldera. I partecipanti al progetto, la Saarland University, il Material Engineering Center Saarland, la National University of Mar del Plata, l’Università di San Paolo e la società svedese Sandvik Coromant, continueranno a lavorare nel campo dei compositi per utensili da taglio con gradazione funzionale. Inoltre, dal lavoro svolto nell’ambito di CREATe-Network, è stato avviato un progetto di cooperazione brasiliano-tedesco tra l’Università di San Paolo e la Saarland University nel campo della caratterizzazione avanzata di materiali a base di ferro e titanio. L’Università cattolica dell’Uruguay e l'ente coordinatore del progetto, la Saarland University, hanno iniziato a collaborare alla caratterizzazione della ghisa, un'attività che va oltre la durata del progetto.

Parole chiave

CREATe-Network, materiali compositi, progettazione, ingegneria, utensili da taglio, proprietà e prestazioni, rete accademica e industriale, scienza dei materiali, stoccaggio dell’energia

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