La leggerezza anche per i Mega

L’uso del carbonio si sta espandendo nei vari settori. Nella nautica c’è chi lo usa da anni, ma su dimensioni piuttosto contenute. Con la produzione sempre più one off e l’esigenza di ridurre i consumi la rivoluzione sta avvendno anche sulle grandi dimensioni. Abbiamo incontrato l’ing. Cristiano Filippi che dopo una lunga gavetta dentro ad alcuni cantieri, con la sua Carbonovus, parte con una sua iniziativa per portare il carbonio nelle grandi dimensioni. arboNovus S.r.l., dopo una lunga collaborazione tra lo stesso Cristiano Filippo e il Centro Ricerca & Sviluppo di un importante cantiere ha acquisito un importante commessa pilota su barche di grandi dimensioni. Ovvero la progettazione e la realizzazione degli stampi, maschio – femmina, necessari alla costruzione delle intere sovrastrutture di una linea di Yacht molto innovativa, su un 125 piedi.

Cosa si intende per materiale composito?

Per materiale composito s’intende un qualsiasi elemento costituito da due o più sostanze semplici. Quest’unione dà origine a un prodotto avente proprietà meccaniche superiori rispetto a quelle dei singoli elementi che lo compongono. Solitamente un materiale composito è costituito da un rinforzo – che assicura rigidezza e resistenza meccanica – e da una matrice – che racchiude il rinforzo e dà la forma al manufatto stesso. In natura esistono vari materiali compositi: il legno, per esempio, che deriva dall’unione della lignina (rinforzo) con la cellulosa (matrice). Nelle costruzioni s’impiegano di norma molti compositi: dai mattoni di fango e paglia al cemento armato, che è il risultato della combinazione di calcestruzzo (matrice) e di tondini di ferro (rinforzi).

I materiali compositi con i quali opera Carbonovus sono di ultima generazione, formati da una matrice polimerica termoindurente (resina epossidica) e da rinforzi in particolare con:

1. Fibre di carbonio– caratterizzate da un’elevata resistenza a torsione, con elevate rigidezza e resistenza alla trazione e alla compressione. Si evidenziano in aggiunta: bassissima densità, eccezionale tenuta al calore in atmosfera non ossidante, coefficiente di dilatazione nullo e insensibilità all’umidità e agli agenti corrosivi.
2. Fibre di vetro– caratterizzate da buone proprietà meccaniche (resistenza a trazione e strappo), con modulo di elasticità basso, valida resistenza a elevate temperature e interessante rapporto fra prestazione e costi.
3. Fibre aramidiche(tipo kevlar) – caratterizzate da un’elevata resistenza a trazione, con bassa densità, rigidezza non elevata (elevato allungamento a rottura), debole resistenza a taglio e compressione e soprattutto buona resistenza alla fatica e allo shock.

Mentre i comuni materiali da costruzione di tipo metallico sono isotropi (aventi le stesse proprietà in tutte le direzioni dello spazio) i materiali compositi rinforzati con le suddette fibre sono anisotropi (con proprietà che variano in base alla direzione perpendicolare, parallela o angolata rispetto alle fibre). Possono quindi essere modificati variando l’orientamento di tali fibre e la sequenza di laminazione per un’ottimale realizzazione del prodotto finale. Un indubbio vantaggio legato alla scelta dei compositi è la possibilità di poter utilizzare anime di pvc interposte tra due laminati in fibra per ottenere dei pannelli detti «in sandwich» molto leggeri e rigidi.

Carbonio su grandi dimensioni, dov’è la novità?

Applicare processi solitamente simili artigianali a pezzi di grandi dimensioni da realizzare in serie. Le procedure sono le stesse, ma le accortezze dettate dalle enormi dimensioni cambiano. La sovrastruttura bassa attualmente in costruzione è 30 m x 9 x 4.

Perché il carbonio e non altri compositi?

Perché si ottengono i migliori risultati in termini di risparmio di peso e qualora si facciano in carbonio tutti i componenti sopra la coperta per imbarcazioni tipo motor-yacht di grandi dimensioni il vantaggio è doppio: abbassamento del peso e abbassamento del baricentro.

È un materiale sostenibile?

Considerando che un componente invece di pesare alla fine 12 t ne pesa 4 t è sicuramente più sostenibile perché comunque si è speso meno di trasporti, di materiali, per trasportare il manufatto ed eventualmente alla fine per smaltirlo (visto che lo smaltimento va a kg di peso). Le fibre di carbonio inoltre posso essere in parte riciclate, anche se difficilmente riutilizzate (perché provenienti da componente costruiti “su misura”) e soprattutto smaltite. La resina può essere recuperata sotto forma di energia. Non c’è bisogno di sottolineare che una barca molto più leggera di queste dimensioni consumerà molto meno.

Costa molto la manutenzione?

Una caratteristica chimico-fisica di decisiva rilevanza dei materiali compositi è la resistenza alla corrosione e all’aggressione da parte degli agenti atmosferici che si traduce in una sensibile riduzione, se non addirittura nell’azzeramento dei costi di manutenzione e nell’incremento della durata utile dei prodotti finiti. Nel caso di componenti costruiti per il settore nautico, il grande vantaggio delle resine epossidiche è quello di non contenere solventi al proprio interno, con un conseguente scomparsa del fenomeno del ritiro volumetrico (marcature delle fibre) che troppo spesso si hanno sulle imbarcazioni costruite con la classica vetroresina.

Cosa cambierebbe fosse di serie sulle grandi dimensioni?

Abbassamento dei prezzi dei materiali (viste le grandi quantità acquisite) e maggiore utilizzo del carbonio: il carbonio ha l’unico difetto che fino a oggi è costato tanto

Quali potenzialità per il mercato?

Infinite: ci sono studi che dicono che il carbonio farà parte della nostra vita sempre di più nei prossimi 5 anni (vedere componenti ormai per auto di gamma media che iniziano ad avere parti in carbonio), vedere aerei nuovi Boing e Airbus, anche edilizia, ecc.

Dove viene utilizzato il carbonio oggi?

Settore nautico e navale. L’attuale situazione del mercato nautico risente della crisi che ha investito tutti i mercati tuttavia le aziende più strutturate, stanno investendo in un miglioramento tecnologico e/o dei materiali fino a ora utilizzati. Grandi costruttori stanno valutando la possibilità di sostituire la normale loro produzione di manufatti in vetro resina, con una produzione che si basa sull’utilizzo delle fibre di carbonio anche per la parte delle sovrastrutture delle imbarcazioni; questo permette una riduzione dei pesi, un abbassamento del baricentro delle imbarcazioni con un miglioramento nelle prestazioni generali dello yacht.