I materiali compositi oggi rivestono un ruolo prevalente nei campi industriali, biomedici, sportivi e in diversi altri ambiti perché si differenziano per resistenza, leggerezza e affidabilità. Si tratta di materiali costituiti dall’assemblaggio di due o più componenti differenti, uniti per l’ottenimento di performance maggiori rispetto alle prestazioni dei singoli materiali trattati separatamente. Il fine della realizzazione dei materiali compositi è quindi quello di combinare le forze di materiali con caratteristiche differenti per prestazioni migliori.

La crescita dell’impiego di questi materiali è dovuta alle richieste di mercato provenienti dai diversi settori: aeronautico, aerospaziale, biomeccanico, mobile, nautico e sportivo. Generalmente, i materiali compositi sono costituiti da una matrice, per mantenere unita la struttura, un rinforzo, per garantire rigidità e resistenza meccanica, e altre specifiche proprietà.

Tra quelli più comuni sono da ricordare i compositi rinforzati con le fibre di vetro e di carbonio, tipi di materiali per consentire l’ottenimento di componenti ad alte prestazioni anche in particolari condizioni di impiego, come carichi variabili e stress.

Materiali compositi: principali caratteristiche

La ratio per cui i materiali compositi vengono sempre più spesso impiegati nei vari ambiti industriali è facilmente intuibile, infatti parliamo di materiali che consentono di realizzare componenti dalle caratteristiche precise, cioè perfettamente in linea con le reali necessità progettuali.

Tra i benefit principali dei materiali compositi sono sicuramente da ricordare:

• il ridotto peso;
• l’ottimale rigidità strutturale;
• l’alta resistenza meccanica;
• l’elevata versatilità, riscontrabile nelle applicazioni;
• la resistenza alla corrosione.

Le principali proprietà meccaniche dei materiali compositi comprendono elasticità e resistenza a urti e trazioni, mentre la stabilità termica è essenziale per l’utilizzo in ambienti a estreme temperature. Tali materiali hanno la capacità di presentare una discreta resistenza al calore e una ridotta conduttività termica, in base alla natura del rinforzo e della matrice. Caratteristiche che permettono la progettazione e la realizzazione di componenti affidabili in ambiti come quelli delle energie rinnovabili e aerospaziale.

Un’altra grande proprietà dei materiali compositi è riscontrabile nell’alta resistenza in rapporto al peso. In questo caso, alleggerire una struttura significa ridurre i costi energetici e performance dinamiche migliori. La resistenza al consumo, agli agenti chimici e all’umidità dipende direttamente dall’interfaccia tra rinforzo e matrice, con diversi sistemi che riescono a offrire un’ottima resistenza all’acqua e altri che richiedono delle determinate protezioni in campo industriale.

Materiali compositi: la grande espansione nelle applicazioni industriali

Il forte incremento dell’uso dei materiali compositi sui mercati si manifesta prevalentemente nei seguenti settori industriali:

• aerospaziale, in tale ambito questi materiali vengono utilizzati per realizzare fusoli, protezioni, strutture leggere e ali. La necessità di alleggerire i pesi e rafforzare l’efficienza energetica nel campo aerospaziale rende la scelta dei materiali compositi quasi obbligatoria, un modo per utilizzare componenti capaci di assicurare resistenza agli urti e una determinata rigidità;
• automotive, in ambito automobilistico i materiali compositi vengono impiegati per realizzare pannelli, telai e parti di carrozzeria al fine di ottenete migliori prestazioni in termini di consumi e di dinamica di guida. Il tutto senza, ovviamente, condizionare la durabilità e la sicurezza;
• nautico e sportivo, i materiali compositi nella nautica sono utilizzati per realizzare scafi, componenti protettivi e strutture di albero. Nello sport invece vengono impiegati per racchette, biciclette e tavole, in quanto capaci di offrire leggerezza e rigidezza per performance di un certo profilo;
• infrastrutture rinnovabili ed energetiche, per lo sviluppo di turbine eoliche i materiali compositi garantiscono un’adeguata resistenza al deterioramento e una maggiore facilità di trasporto e installazione grazie a un peso minore.

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