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Net-shape joining technology to manufacture 3D multi-materials components based on metal alloys and thermoplastic composites

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Realizzazione di giunti multimateriale per le automobili e gli aerei del futuro

Con la nuova tecnologia di produzione congiunta, i materiali all’avanguardia possono ottenere prestazioni migliori a un costo molto contenuto.

TECNOLOGIE INDUSTRIALI

© aapsky, Shutterstock

I materiali in CFRT – termoplastica rinforzata con fibra di carbonio sono all’avanguardia nelle tecnologie per l’industria automobilistica e aerospaziale. Tuttavia, il modo in cui vengono fabbricati e assemblati può compromettere il pieno potenziale delle loro prestazioni. «I sistemi di giunzione tradizionali non possono garantire le massime prestazioni che i materiali potrebbero offrire nei loro prodotti finali. L’utilizzo di nuove tecnologie di giunzione avanzate e l’integrazione di una progettazione multimateriale nella catena di montaggio possono migliorare le prestazioni», afferma Pilar Rey, coordinatrice del progetto ComMUnion. Il progetto ComMUnion ha combinato diverse tecnologie innovative in un processo di montaggio guidato da robot che consentirà la produzione economica di materiali 3D in metallo ad alte prestazioni e materiali CFRT. Attraverso il sistema ComMUnion, le prestazioni meccaniche nel settore automobilistico possono essere aumentate fino al 30 %, oppure è possibile mantenere lo stesso livello di prestazioni riducendo il peso del veicolo. Ciò comporta vantaggi ambientali oltre a quelli funzionali. Utilizzare meno metallo durante la produzione riduce l’impatto ambientale, mentre la riduzione del peso porta a consumi di combustibile ed emissioni di gas a effetto serra minori. «Ciò significa una riduzione del 10-15 % dell’impronta di carbonio e una riduzione del 10 % dell’impatto ambientale complessivo», afferma Rey. Dagli sviluppi del progetto nelle tecnologie aerospaziali, è stato avviato un nuovo campo di ricerca per implementare le tecnologie ComMUnion nei futuri aeromobili.

Catena di montaggio del futuro

Uno sviluppo tecnologico è rappresentato dalla testa laser per il condizionamento della superficie, che viene utilizzata per la testurizzazione e il condizionamento ad alta velocità della superficie dei componenti metallici in 3D. «I modelli di superficie sono prodotti utilizzando la scansione laser poligonale ad alta velocità insieme a un secondo asse di deflessione per ottenere interfacce 3D CFRT/di metallo altamente efficienti», spiega Rey. Il team ha raggiunto punti di forza paragonabili a quelli ottenuti con adesivi ad alta resistenza, attraverso l’uso della testa laser Lay-up. Questo nuovo sistema per la produzione ad alta velocità è in grado di produrre materiali CRFT sotto forma di nastro, a diverse lunghezze e larghezze, aumentando produttività, flessibilità e qualità. Il sistema ComMUnion aggiunge inoltre un sistema autoadattativo in grado di regolare il processo di giunzione apportando modifiche progressive per garantire la massima qualità e accuratezza del processo possibili. La produzione di CFRT è generalmente un processo costoso, principalmente a causa del costo delle materie prime. L’approccio di ComMUnion consiste nell’utilizzare questi materiali solo quando necessario, piuttosto che cercare di sostituire un intero componente metallico con una versione composita multimateriale. Questo riduce anche i costi. «Vi è una scarsa conoscenza di questi materiali e di come funzionano nei componenti multimateriale. Comprendere e applicare le conoscenze CFRT alla progettazione multimateriale ridurrà il tempo richiesto per implementare queste soluzioni», afferma Rey.

Materiali avanzati

Il progetto ha condotto due progetti pilota per l’industria automobilistica e aeronautica al fine di dimostrare la scalabilità del processo di giunzione con diversi metalli (titanio e acciaio ad alta resistenza) e CFRT. Le prossime fasi del progetto ComMUnion riguardano continuare a diffondere e sfruttare i risultati, sia in collaborazione con i partner che da soli. Ciò comporta la richiesta di nuovi finanziamenti per nuovi progetti o la partecipazione a iniziative di clustering promosse dalla Commissione europea. Alcuni esempi includono il progetto DIMOFAC, in cui alcuni dei partner ComMUnion continueranno a esplorare queste tecnologie, oppure il Common Dissemination & Exploitation Booster, in cui un gruppo di progetti, persino una volta completati, continua a sfruttare i risultati per raggiungere nuovi obiettivi.

Parole chiave

ComMUnion, giunzione, aerospaziale, automobilistico, robotica, tecnologie, metalli, fibra di carbonio

Informazioni relative al progetto

ID dell’accordo di sovvenzione: 680567

Stato

Progetto concluso

  • Data di avvio

    1 Dicembre 2015

  • Data di completamento

    31 Maggio 2019

Finanziato da:

H2020-EU.2.1.5.1.

  • Bilancio complessivo:

    € 5 917 391,82

  • Contributo UE

    € 4 863 011

Coordinato da:

ASOCIACION DE INVESTIGACION METALURGICA DEL NOROESTE