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Il Centro Nazionale Compositi produce CMC utilizzando la tecnologia AFP

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Gli ingegneri del National Composites Centre (NCC) hanno prodotto compositi a matrice ceramica (CMC) utilizzando la tecnologia di posizionamento automatico delle fibre (AFP).

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L'innovazione, una novità a livello europeo, mira ad aprire la strada alle capacità ad alta temperatura di questi materiali all'interno dei motori.

Completato nell'ambito del Core Research Programme dell'NCC, il progetto è sostenuto da Rolls-Royce, Reaction Engines, MBDA e 3M. Ha dimostrato che un nuovo materiale ceramico tow-preg a base di ossidi di 3M può essere utilizzato per la deposizione automatizzata.

Mentre le superleghe convenzionali a base di nichel hanno una temperatura massima continua di circa 800°C, le CMC a base di ossido possono funzionare a 1000°C. La temperatura di esercizio più elevata può migliorare l'efficienza dei motori aerospaziali e ridurre il consumo di carburante e le conseguenti emissioni di CO2.

Tuttavia, l'uso diffuso delle CMC è attualmente limitato alle applicazioni di alto valore, come gli scudi termici e le palette delle turbine. La possibilità di lavorare una versione più economica del materiale utilizzando la tecnologia AFP ridurrà il costo finale della produzione di componenti in CMC, rendendoli più interessanti per le industrie che richiedono componenti in grado di resistere alle alte temperature

Secondo NCC, il team ha adattato la tecnologia AFP esistente, tipicamente utilizzata per la lavorazione di compositi a matrice organica, come i materiali epossidici rinforzati con fibre di carbonio, per lavorare il materiale di 3M

Inoltre, ha studiato come i parametri di processo, quali velocità, calore e forza di compattazione, influenzino la deposizione e la qualità del materiale. L'identificazione dei parametri di deposizione ottimali riduce la variabilità del materiale, eliminando una delle principali sfide per un uso più diffuso delle CMC, ha dichiarato NCC. Ciò potrebbe anche ridurre il loro costo e creare meno rifiuti.

"Nel prossimo anno speriamo di utilizzare i nostri parametri di produzione ottimizzati per creare geometrie ancora più complesse, a partire dalle superfici curve, in modo da rappresentare più fedelmente i pezzi industriali", ha dichiarato il dott. Dave King, responsabile delle capacità ingegneristiche per i materiali avanzati presso l'NCC

"Con il supporto di 3M, stiamo anche studiando formati di materiale più ampi per ridurre il numero di giunzioni tra i nastri del materiale e aumentarne le prestazioni. Questi fattori sono fondamentali per il loro impiego nell'industria"

Angus Braithwaite, ingegnere senior dei materiali presso Reaction Engines, ha aggiunto: "Oltre allo sviluppo dei suoi sistemi di propulsione ad aria e ad alta velocità, Reaction Engines riconosce che le CMC svolgeranno un ruolo importante nell'ottimizzazione dell'accesso allo spazio, del volo ad alta velocità e di altre applicazioni aerospaziali all'avanguardia.