MATERIALI COMPOSITI E IL LORO IMPIEGO NEL SETTORE AERONAUTICO
La riduzione del peso è attualmente una sfida enorme per l'industria aerospaziale. Le prestazioni migliorate, il consumo di carburante contenuto e le emissioni ridotte possono offrire ai produttori grandi vantaggi in un mercato competitivo. L’uso di materiali compositi offre opportunità in tutte queste aree.
opo aver vissuto un periodo buio per molti anni a seguito dell'11 settembre e della recessione globale, l'industria aeronautica ha registrato su scala mondiale, una forte crescita negli ultimi 3-4 anni. Tuttavia, l'aumento dei prezzi del carburante, le cattive condizioni economiche e la crescente concorrenza sono realtà che stanno intaccando i potenziali ricavi delle compagnie aeree globali odierne. Uno dei modi in cui i produttori di aeromobili possono far fronte a questi problemi è attraverso la riduzione del peso, che incide sia sul consumo di carburante che sull’ambiente. Ciò ha portato a un aumento del 50% nell'uso di materiali compositi nell'ultima generazione di velivoli commerciali. I materiali compositi sono essenzialmente una combinazione di due o più materiali diversi che vengono utilizzati insieme per fondere le migliori proprietà o per imprimere una nuova serie di caratteristiche che nessuno dei materiali costituenti potrebbe ottenere da solo. Le tecnologie composite sono in grado di risolvere un'ampia serie di problemi, ad esempio ridurre il peso delle parti metalliche esistenti, evitare la corrosione ed eliminare rumori e vibrazioni.
"I materiali compositi sono importanti per l'industria aerospaziale perché assicurano una resistenza strutturale uguale o maggiore rispetto ai componenti metallici, nonché una minore necessità di sostituzione", afferma Scott Causey, nostro esperto aerospaziale. "Questi componenti più leggeri consentono una maggiore efficienza dei consumi e costi di riparazione contenuti, oltre a offrire una resistenza uguale o superiore con un peso ridotto."
I materiali compositi tipici degli aeromobili sono fibra di carbonio, fibra di vetro e fibra di Kevlar nei componenti strutturali, insieme a compositi a matrice ceramica che vengono generalmente utilizzati nei componenti dei freni, della combustione e dello scarico.
"I compositi in genere possono ridurre il peso strutturale complessivo del 20-50%, migliorando l'efficienza del carburante", afferma Causey. "I compositi offrono anche costi inferiori per l'assemblaggio dei componenti poiché richiedono pochissimi dispositivi di fissaggio, bulloni, ecc. e, in alcuni casi, è possibile consolidare più componenti metallici in un unico componente composito."
Allo stesso tempo, l'uso di materiali compositi offre una serie di sfide per i produttori di aeromobili. "Ad esempio, nella lavorazione dei metalli, i compositi hanno requisiti di produzione specifici da osservare per garantire la conformità delle parti", afferma Causey.
"Questi requisiti specifici, insieme a processi avanzati di automazione che contribuiscono a ridurre i costi di produzione, consentono solo ai produttori che possono investire in tecnologie avanzate appositamente ideate per supportare tassi di costruzione di velivoli in continua crescita, di realizzare compositi."
La nostra offerta è costituita principalmente da frese integrali in metallo duro rivestite in diamante. Questi utensili sono dotati di funzioni che consentono di creare una buona finitura superficiale mantenendo velocità e avanzamento molto elevati. Inoltre, forniamo anche taglienti in diamante policristallino (PCD) brasati, offrendo utensili ottimizzati per condizioni di taglio impegnative su materiali di lavorazione difficili.
I problemi più comuni durante la perforazione di materiali compositi sono la delaminazione, la scheggiatura e la finitura superficiale scadente. Applicando geometrie ottimizzate, la qualità del foro viene migliorata e protetta mentre il rivestimento diamantato, o PCD, assicura parametri di taglio competitivi e una durata maggiore dell'utensile.
Abbiamo di recente lanciato due nuovi macchinari standardizzati per materiali stratificati ibridi: JC898 e JC899. Lo sgrossatore, JC898, è un utensile a elevato avanzamento con un canale di adduzione del refrigerante per la rimozione del materiale in eccesso con aria compressa.
L'utensile di finitura, JC899, presenta un design a doppia geometria brevettato e un ciclo di contornatura (circolare) per la finitura dei componenti. Guardando al futuro, è chiaro che l'industria aeronautica continuerà a richiedere velivoli più leggeri ed efficienti. Alla fine, potremmo vedere aerei realizzati interamente in compositi anziché in metallo, ma, per il momento, questo scenario è ancora lontanto. "Penso che quello a cui assisteremo nel breve termine sarà lo sviluppo di processi e applicazioni per l'uso di materiali riciclati ed esistenti per ottimizzare i costi di produzione, poiché i materiali compositi sono ancora costosi da fabbricare", afferma Causey.
