MATERIALI COMPOSITI: UN SETTORE IN CONTINUA EVOLUZIONE
Leggeri, resistenti, duraturi e performanti: queste le qualità che hanno spinto la domanda di materiali compositi sui mercati internazionali. Utilizzati in settori come automotive, energetico, aerospaziale, nautico, edilizia ed elettronica, il settore è in continua evoluzione e si prevede che includerà nuovi campi di applicazione.
La potenza è nulla senza ricerca
Leggeri, resistenti, duraturi e performanti. Questi i plus che negli ultimi anni hanno spinto la domanda di materiali compositi sui mercati internazionali dove oggi vengono usati in più settori: dall’automotive all’energetico; dall’aerospazio alla nautica, passando per l’edilizia e l’elettronica. Ma si tratta di un settore in continua evoluzione che in un futuro prossimo vedrà nuovi campi di applicazione. «Il mondo dell’energia, con tutte le sue attività, diventerà centrale per lo sviluppo tecnologico dei materiali compositi», ha detto ai media Giulio Trevisan, imprenditore a capo della Comec Innovative, azienda specializzata in linee di assemblaggio automatizzate, apparecchiature avanzate per la lavorazione dei compositi. «Questo comparto è trasversale in diversi ambiti dell’economia, per cui sia nella mobilità (automobili, treni) sia nella produzione di energia (eolico, motori elettrici) sia infine nello stoccaggio (batterie, idrogeno) avremo significative innovazioni». Non a caso si tratta di una fascia del mercato destinata, secondo numerosi osservatori, a crescere.
10 anni in salita
Stando ai dati del rapporto Allied Market Research, infatti, a livello globale il settore raggiungerà i 60 miliardi di dollari entro il 2032 dai 33 del 2022, con un tasso di crescita composto annuo (CAGR) del 6,2%. Nel 2022 a fare la parte del leone, con oltre i due quinti del fatturato globale, è stato il segmento dei compositi in fibra di carbonio che, in base alle previsioni, manterrà il suo dominio fino al 2032. A spingere il trend, secondo gli esperti, sono le caratteristiche del materiale, caratterizzato da un eccezionale rapporto resistenza/peso e durata che lo rendono utilizzabile in applicazioni ad alte prestazioni, come nell’industria aerospaziale, automobilistica e perfino delle attrezzature sportive. Le sue notevoli proprietà, tra cui l’elevata resistenza alla trazione, il peso ridotto e la resistenza alla corrosione, fa sì che possa essere impiegato per la produzione di componenti strutturali, riducendo il peso complessivo e limitando i consumi di carburante negli aerei e nelle auto da corsa. Ne è un esempio R+W Italia che da tempo utilizza il carbonio per realizzare i suoi alberi. In virtù del loro peso ridotto e dell’inerzia bassa, queste tipologie di prodotto sono in grado di essere utilizzate anche a velocità particolarmente elevate, pur se a fronte di uno sforzo-motore ben più contenuto.
Obiettivo sostenibilità
Dal 2023 in poi, sempre secondo il Report firmato da Allied Market Research, saranno i compositi in fibra aramidica (nota anche come aramide o kevlar) a crescere maggiormente. Secondo il report, infatti, questo segmento registrerà un tasso di crescita annuo del 6,6%, il più alto della categoria. Si tratta di un materiale ottenuto dalla lavorazione di poliammidi aromatiche. Messo a punto per la prima volta nel 1965 negli Stati Uniti, si contraddistingue per un’elevata resistenza alla trazione, un basso peso specifico e un’elevata resistenza al taglio e agli impatti. Il tessuto aramide da essa ottenuto, grazie alle sue caratteristiche di resistenza e tenacità, può trovare applicazione in diversi settori tra cui quello aerospaziale e automobilistico dove viene usato per aumentare la sicurezza, le prestazioni e la durata dei componenti. Destinato a crescere è anche il mercato dei biocompositi e dei materiali riciclati. «Le richieste dei clienti finali e dei clienti industriali di soluzioni sostenibili stanno aumentando notevolmente», ha commentato sul Portale dei compositi Elmar Witten, Managing Director di AVK, una delle più grandi associazioni nel campo dei compositi in Europa. «L’industria dei compositi sta affrontando questa tendenza e sta lavorando a possibili soluzioni, del resto il riciclo è una priorità assoluta nelle associazioni europee dei compositi». Infatti EuCIA, l’Associazione europea dell’industria dei compositi, sta collaborando attivamente con produttori di materie prime e parti e gli utenti finali, per affrontare l’essenziale passo della circolarità dei compositi. Intanto, per aiutare l’intera catena di fornitura, l’Associazione ha sviluppato un Eco Impact Calculator per conoscere l’impatto ambientale dei prodotti in composito dalle materie prime fino al punto vendita. In questo modo gli utenti possono calcolare, salvare e calcolare l’impatto ambientale di un numero illimitato di manufatti. È solo l’inizio, e quelle citate sono solo alcune delle soluzioni possibili.
La superlega che non c’era
Risale per esempio allo scorso anno la pubblicazione dei risultati di uno studio condotto a più mani da Sandia National Laboratories e Ames National Laboratories (entrambi facenti capo al dipartimento statunitense per l’Energia) e dai ricercatori della Iowa State University in collaborazione con Bruker. Nella circostanza, i team di accademici e scienziati e i tecnici del produttore nordamericano di strumenti di analisi industriale e applicata hanno creato una lega metallica ad alte prestazioni usando una stampante 3D. Si tratterebbe di un materiale più resistente e leggero rispetto non soltanto a quelli tradizionali bensì pure ai più innovativi. Le possibili destinazioni d’uso della lega – composta al 42% di alluminio e per il 25% di titanio, da niobio (13%); zirconio e molibdeno all’8% e tantalio al 4 – variano dal settore energy sino all’aerospazio e allo automotive. Si è dimostrata più performante di altre a temperature sino a 800 gradi Celsius e per le turbine utilizzate dalle centrali elettriche e azionate dal calore questa è un’ottima notizia. La possibilità di azionare le turbine stesse a temperature più elevate porta infatti con sé quella di riuscire a convertire un maggiore quantitativo di energia in elettricità, riducendo ampiamente al contempo la quantità di calore di scarto immessa nell’ambiente.
Dalla tradizione all’innovazione
Se è di industria automobilistica che si parla, allora il livello di performance e la sicurezza delle batterie agli ioni di litio diventano aspetti dirimenti nel contesto della transizione verde verso la mobilità elettrica. Su di essi si è concentrata di recente l’attività degli Underwriters Laboratories (UL) di Northbrook nell’Illinois. La loro vicepresidente e direttrice esecutiva Judith Jeevarajan ha presenziato come relatrice all’ultima International Conference & Expo on Advanced Ceramics and Composites di Daytona Beach, Florida. Non a caso, poiché nell’occasione sono state messe in luce le qualità di un materiale tradizionalmente valorizzato negli ambiti dell’elettronica e delle trasmissioni di potenza qual è appunto la ceramica. Si è dimostrato, infatti, che proprio l’integrazione fra un sistema di separatori ceramici e specifici gel di controllo termico ha permesso di conseguire una diminuzione netta dell’instabilità e delle fughe di calore fra le celle degli accumulatori Li–Ion. Ne deriverebbe un miglioramento delle prestazioni unito alla garanzia di una maggiore sicurezza. La e-mobility è considerata uno fra i settori trainanti per la crescita delle applicazioni basate su ceramica di qui al 2030, stando ai dati di 24Market Reports, +6,8% annui a tassi costanti, per 844,7 milioni di dollari.
