I materiali compositi in fibra di carbonio sono costituiti da numerosi fili di fibra di carbonio disposti in una determinata direzione, quindi mescolati con resina, ceramica, metallo e altri substrati. Rispetto ai materiali metallici tradizionali, i materiali compositi in fibra di carbonio presentano i vantaggi di bassa densità, elevata resistenza/rigidità specifica, resistenza alla corrosione, resistenza alla fatica, resistenza alle alte temperature, facilità di progettazione e lavorazione di stampaggio integrale facile su larga scala.
Oggi, il mercato perStampato in 3DI compositi in fibra di carbonio stanno iniziando a crescere nella produzione in serie e Arris Composites ha collaborato con Airbus nella ricerca sui compositi per alleggerire le staffe della cabina.
Prospettive di sviluppo sostenibile
Esistono tre tendenze principali nello sviluppo della stampa 3D di materiali compositi: una è che vedrà l’industrializzazione di processi e sistemi e la combinazione di sviluppo hardware e software supporterà maggiormente la produzione di massa. Il secondo è un maggiore controllo dei sensori del sistema per il controllo del processo in tempo reale: il rilevamento termico, dimensionale e ottico migliora le tolleranze del processo. In terzo luogo, il nuovo software utilizzato per migliorare l’efficienza delle operazioni di stampa 3D (ad esempio, flussi di lavoro di pre-elaborazione, gestione dei lavori, ecc.) è più maturo e quindi più approfondito per la nuova progettazione e simulazione di parti multimateriale.
Sviluppo sostenibile del settore dei viaggi aerei
Arris Composites, con sede a Galley, USA, ha rivelato un progetto di ricerca con Airbus focalizzato sulla produzione di supporti per cabine. Il progetto mira a portare a una significativa riduzione delle emissioni del trasporto aereo utilizzando metodi e materiali di produzione innovativi, compresi i compositi.
Secondo Arris Composites, la sostituzione della staffa metallica (220 grammi) con componenti compositi in fibra continua allineati e topologicamente ottimizzati (50 grammi) ha comportato una riduzione del peso di oltre il 75%. La riduzione del peso si traduce anche in un risparmio di carburante altamente ottimizzato, poiché centinaia di queste staffe fanno parte di un singolo aeromobile.
La perdita di peso è ancora più significativa se la guardi da una prospettiva più ampia. Se venissero costruiti 100 aerei all'anno con 500 supporti per aereo, più 50,000 supporti più leggeri, ciò contribuirebbe a risparmiare 113 milioni di tonnellate di carburante e 357 milioni di tonnellate di emissioni di anidride carbonica durante la vita dell'aereo.
Secondo Airbus il futuro è la progettazione bionica, l’ottimizzazione topologica e i materiali compositi avanzati. Combinando i vantaggi della stampa 3D con i vantaggi dei compositi, Arris Composites sta aiutando l’industria a combinare idealmente questi progetti e materiali per produrre il futuro del volo.
Inoltre, la tecnologia di stampaggio additivo di Arris Composites, che combina produzione additiva e processi di stampaggio a compressione ad alta velocità, avrà un enorme impatto sulle parti di ricambio e sulle future strutture degli aeromobili, dimostrando che ridurre le emissioni di carbonio è possibile. La stessa Airbus è impegnata a esplorare tali percorsi tecnologici per supportare la visione di viaggi aerei più sostenibili per le generazioni future.