Periodico bimestrale
Anno XX, numero 94
Sett./Ottobre
ISSN 1128-3874

L’insostenibile leggerezza dell’essere… metallo

N. 86 – Mag. / Giu. 2018

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Pierluigi Fanelli
Pierluigi Fanelli

Uno dei settori di ricerca più ferventi dell’ingegneria è quello dei materiali. In molte applicazioni le leghe metalliche sono state raggiunte, se non addirittura superate, per prestazioni o funzionalità dai materiali innovativi. La rivoluzione è avvenuta nel momento in cui il materiale da caratteristica del componente è diventato mezzo per raggiungere la prestazione. Questo viene progettato e composto per la specifica applicazione unendo le peculiarità delle componenti non solo dal punto di vista chimico ma anche geometrico e dimensionale. Al vertice dell’innovatività, l’evoluzione del concetto di materiale ha portato ad attribuirgli oltre alla valenza di resistenza, anche compiti funzionali all’applicazione. Nascono così materiali come le schiume metalliche che abbinano le eccellenti proprietà strutturali della lega metallica (elevata resistenza specifica, elasticità, resistenza alla corrosione) con  quelle dovute alla struttura cellulare (leggerezza, capacità smorzanti, bassa densità, elevati rapporti superficie/volume). Le potenzialità maggiori sono rappresentate dalla funzionalità: le grandi superfici esposte combinate con ottime conducibilità termiche rendono un pannello di schiuma un componente strutturale che può fungere anche da dissipatore di calore. La multifunzionalità delle schiume permette applicazioni negli ambiti più disparati come quello aeronautico, nucleare o veicolistico. Si pensi ai vantaggi derivanti dalla progettazione per un veicolo elettrico di un componente in schiuma: sarà leggero, con rigidezza apprezzabile, interamente riciclabile, capace di smorzare le vibrazioni, di smaltire il calore delle batterie e capace di assorbire gli urti. Nonostante queste potenzialità, la schiuma metallica rappresenta una soluzione ancora relegata ad un ristretto volume di mercato. La limitazione è rappresentata dal processo realizzativo che per essere competitivo per la produzione in serie deve raggiungere standard di affidabilità e riproducibilità a costi ragionevoli. I produttori di schiume metalliche sono pochi, hanno processi di produzione gelosamente custoditi e talvolta addirittura coperti da brevetti e per garantire gli standard hanno prezzi elevati. Una tecnica emergente per la realizzazione di componenti metallici è l’additive manufacturing, ma rappresenta una soluzione solo parziale, poiché se da una parte garantisce la progettualità delle caratteristiche finali e la ripetitività del processo, dall’altra i costi di realizzazione sono compatibili solo con una produzione in  piccola serie e per componenti di piccole dimensioni. La ricerca scientifica e tecnologica sta cercando di sopperire a tali limitazioni. La simulazione numerica gioca un ruolo cruciale non solo per la calibrazione del processo tecnologico, ma anche per definire le prestazioni attese sviluppando modelli in grado di interpretare anche localmente il comportamento della schiuma. Se si manterrà l’attuale trend di crescita dell’interesse scientifico, si avrà la piena diffusione di questa tecnologia dalle elevate potenzialità industriali.

 

Pierluigi Fanelli, PhD
Assistant Professor of Mechanical Design

Università degli Studi della Tuscia
Ingegneria, DEIM

— Pierluigi Fanelli

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