Materiali compositi per automobili che inquinano meno

Nel 2012 l’EPA (Environmental Protection Agency) statunitense ha stabilito che il parco nazionale di automobili debba raggiungere una media di 54,5 miglia per gallone entro il 2025, al fine di ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e ridurre al minimo le emissioni; molte altre nazioni hanno a loro volta adottato nuove norme simili. Per soddisfare questi nuovi standard, l’industria automobilistica ha dovuto trovare nuovi modi per rendere le auto più leggere senza sacrificare robustezza e integrità strutturale.

Jari Sopanen, Regional Manager presso Exel Composites, spiega perché i componenti termoindurenti rappresentano uno dei migliori sostituti dell’acciaio.

I compositi termoindurenti sono formati utilizzando fibre di vetro, carbonio o aramide, che vengono combinate con resine come poliesteri, esteri di vinile, epossidici o resine fenoliche. Questi materiali compositi sono utilizzati in vari settori, ma sono particolarmente importanti nella produzione di componenti di aeromobili e veicoli spaziali.

Grazie alla ricerca e allo sviluppo nel settore aerospaziale, i materiali compositi vengono utilizzati anche in altre forme di trasporto a causa dell’elevata domanda di veicoli e componenti leggeri. Questa tendenza, chiamata light-weighting, cerca di utilizzare materiali innovativi per ridurre il peso dei prodotti. Di conseguenza, i materiali compositi trovano sempre maggiore impiego nella produzione, in particolare per parti e componenti automobilistici.

Secondo le associazioni statunitensi di produttori di materiali compositi, la fibra di vetro è uno dei materiali di rinforzo chiave utilizzati nel settore dei compositi termoindurenti statunitense. Grazie alle sue proprietà durevoli, costituisce un buon sostituto dell’acciaio nei componenti strutturali per veicoli, come alberi di trasmissione, paraurti ed elementi portanti del tettuccio.

Ridurre il peso dei componenti è fondamentale per aumentare l’efficienza dei sistemi automobilistici. La fibra di carbonio, ad esempio, ha proprietà paragonabili a quelle dell’acciaio, ma con solo un quinto del peso. Indipendentemente dalla modalità di trasporto, è facile osservare i benefici che si possono ottenere eliminando questa quantità di peso da un veicolo.

Inoltre, se confrontati direttamente con l’acciaio, i materiali compositi sono in grado di soddisfare o superare le esigenze relative alle proprietà dei materiali dell’industria automobilistica, come bassi coefficienti di espansione termica per la conduzione del calore, stabilità dimensionale per il mantenimento della forma, resistenza alla corrosione in condizioni di umidità, e resistenza agli impatti in modo da resistere all’uso ripetuto.

Il peso ridotto dei componenti compositi contribuisce inoltre a fornire un adeguato assorbimento acustico e garantisce prestazioni complessivamente più silenziose.

Un tipo di auto che può trarre enormi vantaggi dai componenti compositi è costituito dai veicoli elettrici. Le batterie sono pesanti e, sebbene la tecnologia stia facendo progressi a un ritmo vertiginoso, è molto probabile che il peso complessivo delle batterie non diminuisca poiché verrà utilizzata qualsiasi miniaturizzazione al fine di installare più batterie per aumentare l’autonomia e la potenza.

Ridurre al minimo il peso dei componenti è, quindi, fondamentale, e le alternative in fibra di vetro e fibra di carbonio sono estremamente adatte per questo tipo di light-weighting, specialmente per i veicoli elettrici. Le batterie dei veicoli elettrici, ad esempio, devono essere conservate in apposite scatole per proteggerle, ma anche per evitare che le scariche causino shock ai passeggeri.

I metalli sono conduttivi, il che li rende inadatti, mentre la maggior parte dei materiali compositi non lo è. Questo significa che la realizzazione in materiali compositi, che possiedono un rapporto resistenza/peso superiore, risulta perfetta per questa applicazione. A causa dell’attuale distanza limitata percorribile dai veicoli elettrici, la riduzione del peso può produrre notevoli margini di guadagno.

I materiali compositi si stanno attrezzando per essere ben più di semplici componenti strutturali per automobili. In effetti, molti paesi asiatici stanno aumentando la produzione di materiali compositi, poiché questi ultimi stanno diventando sempre più popolari nel settore elettronico, in particolare fra le aziende che forniscono componentistica al settore automobilistico.

Mentre il Nord America e l’Europa rappresentano una quota chiave del mercato globale dei compositi termoindurenti, che si sta espandendo per via delle industrie automobilistiche e aerospaziali locali presenti in queste regioni, si prevede anche un aumento della domanda di veicoli elettrici e leggeri per spingere il mercato dei materiali compositi nella regione Asia-Pacifico e oltre.

Visto che i governi di tutto il mondo desiderano adottare standard di efficienza energetica più rigidi, la riduzione del peso dei veicoli rappresenta un obiettivo raggiungibile che può aiutare i produttori di automobili a rispettare le normative. Grazie agli sviluppi che hanno interessato i materiali compositi, questi ultimi sono ora molto più adatti alle applicazioni automobilistiche rispetto all’acciaio ed è tempo che le case automobilistiche inizino a prendere in considerazione questi materiali come una soluzione praticabile.

Contenuti correlati

• 
  Efficienza energetica nelle applicazioni motore con i variatori Altivar di Schneider Electric

  Schneider Electric si è aggiudicata il premio “Most Climate-Positive Carbon Handprint Product Award” assegnato nell’ultima edizione della Climate Week di New York (2022). Questo riconoscimento è assegnato ai prodotti che hanno un significativo impatto positivo in termini...
• 
  Greentech: ecco i trend 2023 tra riqualificazione energetica e riduzione dei consumi

    Per orientarsi con consapevolezza in un contesto in continua evoluzione è importante comprenderne appieno le dinamiche: per questo Termo, azienda italiana all’avanguardia nel settore del Greentech, ha identificato i 5 trend che caratterizzeranno il 2023 e...
• 
  Valvole Emerson per il controllo proporzionale del flusso in applicazioni complesse

  Le valvole proporzionali di controllo del flusso Asco Serie 209 di Emerson offrono i più elevati standard di precisione, pressione nominale, caratteristiche di flusso ed efficienza energetica disponibili in un’architettura compatta e appositamente progettata. Grazie a questa...
• 
  Formula E a risparmio energetico con ABB Ability Optimax

  ABB integrerà la soluzione software per la gestione dell’energia ABB Ability Optimax nel Campionato mondiale ABB FIA Formula E, contribuendo a massimizzare l’efficienza energetica delle operazioni in pista delle gare. La stagione 9 del campionato, da cui...
• 
  24,9 GWp di potenza totale installata in Italia al 31 dicembre 2022

  Al 31 dicembre 2022 gli impianti fotovoltaici avranno superato i 2,2 GWp (+145% rispetto al 2021), permettendo così all’Italia di raggiungere i 24,9 GWp di potenza totale installata, ovvero il 35% dell’obiettivo PNIEC al 2030. Questi i...
• 
  ABB riduce l’impronta ecologica dei prodotti industriali

  ABB collaborerà con Boliden, azienda svedese che gestisce miniere e fonderie, per sviluppare una cooperazione strategica finalizzata all’utilizzo di rame a basso contenuto di carbonio negli impianti di rimescolamento elettromagnetico (EMS) e nei motori elettrici ad alta...
• 
  Raddoppio della produttività energetica ed emissioni zero entro il 2040: l’impegno di Omron

  Omron Corporation ha aderito all’iniziativa “EP100” (*) del Climate Group (**), diventando la prima impresa nipponica del settore manifatturiero nonché la quarta azienda del Paese a unirsi al progetto a cui hanno aderito oltre 120 organizzazioni che hanno...
• 
  Schneider Electric, soluzioni e servizi green per la transizione energetica

  Schneider Electric ha presentato a Enlit 2022 una serie di nuove soluzioni tecnologiche e di servizi evoluti per affrontare le sfide pressanti per la produzione di energie rinnovabili, per l’operatività e le tecnologie della rete di distribuzione...
• 
  Pellicole per vetri 3M per la transizione ed efficienza energetica

  Nell’ambito dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile e anche in qualità di membro fondatore della Global Alliance for Sustainable Energy, 3M ha preso parte alla ventisettesima edizione della conferenza COP27 per portare avanti il dialogo e la...
• 
  Transizione energetica: attenzione ai consumi dei data center

  Nel 2023 i data center saranno interessati da una maggiore regolamentazione e da una più intensa supervisione da parte di enti esterni, a fronte dell’incremento dei consumi energetici e idrici del settore e dei cambiamenti climatici in...