La progettazione aerospaziale guida lo sviluppo di materiali avanzati nella produzione additiva

Mentre l'industria aerospaziale continua la sua ripresa, i progetti di aeromobili di nuova generazione continuano ad avanzare con aspettative più elevate che mai. I nuovi velivoli dovrebbero essere più leggeri, più veloci, più sicuri, più robusti e, naturalmente, più economici di quelli che stanno sostituendo. Le macro-tendenze del settore aeronautico stanno guidando i progressi tecnologici nei componenti più piccoli dei velivoli.

I veicoli aerospaziali richiedono che ogni componente sia ottimizzato in termini di peso, prestazioni e funzionalità. La produzione additiva, o stampa 3D, ha acquisito importanza nei primi due ambiti. Svincolando la complessità dai costi di produzione, è possibile progettare componenti complessi per ridurre il peso senza sacrificare le prestazioni, un risultato che i metodi di produzione tradizionali non possono eguagliare. I componenti prodotti tramite produzione additiva hanno dimostrato prestazioni comprovate e vengono sempre più utilizzati sulle piattaforme aerospaziali, tra cui il veicolo spaziale CST-100 di Boeing. Ma quale ruolo gioca la produzione additiva nel fornire soluzioni multifunzionali? Cosa si può richiedere a una semplice staffa o a un pannello chiuso oltre alle prestazioni meccaniche e ambientali dei materiali esistenti? È possibile rendere i componenti multifunzionali?

Hexcel ha riunito il suo team di produzione additiva HexAM® e il suo team di prodotto per il controllo delle interferenze radiofrequenza per studiare componenti versatili stampati in 3D che soddisfino i requisiti aerospaziali. Il risultato di questa collaborazione è HexPEKK® EM, che migliora le proprietà elettromagnetiche della collaudata tecnologia HexAM®. Come nuovo membro del portfolio di materiali HexPEKK®, HexPEKK® EM offre la possibilità di produrre in modo additivo componenti versatili che soddisfano i requisiti prestazionali sia meccanici che elettromagnetici.

I sistemi elettronici complessi nei settori aerospaziale e della difesa continuano ad aumentare in termini di prestazioni e capacità, operando in un numero di frequenze mai visto prima. Sebbene l'aumento delle prestazioni avvantaggi l'aeromobile nel suo complesso, le interferenze elettromagnetiche (EMI) sono diventate una preoccupazione crescente. Le EMI possono provenire sia da fonti interne che esterne e i componenti elettronici possono causare una quantità significativa di interferenze indesiderate all'interno di un aeromobile. Le EMI rappresentano un rischio per l'efficacia dei sistemi elettronici, il che può portare a vari livelli di malfunzionamento o guasto. Con l'aumento delle normative sulla conformità e sulla sicurezza, è necessario considerare la mitigazione delle EMI in fase di progettazione. HexPEKK® EM migliora le prestazioni EMI dei materiali HexPEKK® esistenti. Alloggiamenti, staffe e pannelli adiacenti ai sistemi elettronici realizzati con HexPEKK® EM possono essere un mezzo per contribuire a mitigare le EMI, sfruttando al contempo la libertà di progettazione e il risparmio di peso favoriti dalla produzione additiva.

La gestione dell'accumulo di elettricità statica è un aspetto importante da considerare per le strutture primarie e secondarie nelle applicazioni aeronautiche. I componenti aeronautici necessitano di materiali a bassa resistività, poiché le normali operazioni di volo causano l'accumulo di elettricità statica. La messa a terra è essenziale nelle aree sensibili delle apparecchiature elettriche. Quando l'elettricità statica si accumula e viene scaricata, può causare una scossa elettrica durante la trasmissione della corrente, che può essere pericolosa per l'aeromobile, causando potenziali danni a sensori, processori e altri componenti critici per le operazioni di volo. La gestione delle scariche ha rappresentato un ostacolo all'adozione di materiali compositi per alcune applicazioni. Il materiale additivo di punta di Hexcel, HexPEKK®-100, include carbonio nella sua formulazione specificamente progettata per soddisfare i requisiti di scarica elettrostatica (ESD). Il nuovo materiale di Hexcel, HexPEKK® EM, fa un ulteriore passo avanti, con una resistività inferiore di oltre tre ordini di grandezza rispetto a HexPEKK®-100. HexPEKK® EM conserva tutti i vantaggi dei termoplastici PEKK ad alte prestazioni stampati in 3D, rendendoli adatti a molti componenti dei sistemi aerospaziali.

Le piattaforme aerospaziali di nuova generazione richiederanno che ogni materiale e hardware si dimostri all'altezza di piattaforme sempre più piccole e leggere. Le tecnologie di produzione additiva basate su solidi principi strutturali e dotate di capacità multifunzionali svolgeranno un ruolo sempre più importante in questa rivoluzione progettuale.