Portale Compositi prosegue il viaggio alla scoperta del futuro dei materiali avanzati e innovativi. Oggi è la volta di Fabrizio Sarasini, docente di Scienza e Tecnologia dei Materiali all’Università degli Studi di Roma La Sapienza ed esperto del settore.
di NICOLA CATENARO
Professor Sarasini, qual è il futuro dei compositi?
"Gli ultimi 20 anni hanno registrato una crescita senza precedenti dei materiali compositi, con applicazioni nei settori più disparati, ma tradizionalmente trainata da quello automobilistico e aerospaziale. Un segmento in rapida ascesa e che potrebbe sfruttare le potenzialità dei materiali compositi è a mio avviso quello delle vetture elettriche, nel quale gli elementi strutturali devono essere leggeri e resistenti per bilanciare il peso delle batterie. In tale contesto i materiali compositi offrono la possibilità di poter essere realizzati in forme complesse e di essere facilmente integrabili nella struttura portante. Tale percorso di continua crescita non può però prescindere da due importanti sfide, la ricerca di una maggiore automazione e la sostenibilità ambientale".
Stampa 3D e compositi: binomio vincente oppure no?
"Nell’ottica di una maggiore automazione, la manifattura additiva deve essere considerata come una straordinaria opportunità e sicuramente rappresenterà una delle maggiori e interessanti aree di innovazione. La manifattura additiva consente la fabbricazione senza stampo di componenti in composito senza costi aggiuntivi legati alla complessità geometrica, la riduzione degli scarti di produzione e la distribuzione selettiva delle fibre di rinforzo. Una ulteriore possibilità è offerta dalla stampa 4D, che consente di progettare l’architettura del componente incorporando una variazione di funzionalità dipendente dal tempo (forma, proprietà) attivata dal contatto con uno stimolo esterno (luce, temperatura, campi elettrici e magnetici). Esistono tuttavia una serie di sfide da affrontare che riguardano i materiali (fibre continue vs. fibre corte, matrici termoplastiche vs. termoindurenti), la tipologia di stampante per una scalabilità industriale e la necessità di aumentare il contenuto di fibre di rinforzo".
Le performance dei compositi, ad esempio la loro resistenza, sono ancora un mito? O i traguardi raggiunti dai compositi potrebbero essere superati dagli stessi compositi o da altri materiali?
"La grandezza dei materiali compositi risiede nella enorme varietà di matrici, fibre e processi produttivi a disposizione del progettista per soddisfare i requisiti di progetto di qualsiasi applicazione. Le prestazioni in termini meccanici, termici ed elettrici possono essere ulteriormente migliorate passando da rinforzi su scala micrometrica a rinforzi su scala nanometrica (nanotubi di carbonio, grafene, e più recentemente MXeni, nitruri e carburi dei metalli di transizione con struttura bi-dimensionale), sfruttando strutture gerarchiche già ampiamente presenti nel mondo naturale".
Vede nuovi mestieri nel futuro dei compositi e in generale dei materiali avanzati?
"Come è stato già detto in precedenza, la grande disponibilità di materiali e relative combinazioni non è solo un vantaggio dei compositi ma anche una sfida. Un professionista esperto di materiali compositi deve integrare competenze nella chimica e nell’ingegneria, aspetti questi attualmente molto ricercati dalle aziende del settore e non sempre reperibili nei tradizionali corsi universitari. Nel settore dei materiali compositi è inoltre da considerare con particolare attenzione la capacità di saper modellizzare la risposta di materiali molto complessi minimizzando le incertezze".
I biocompositi sono affascinanti ma, secondo lei, la loro applicazione crescerà nel tempo o resterà limitata?
"I biocompositi, considerati come compositi costituiti da fibre e/o matrici ottenuti da fonti rinnovabili, hanno registrato nel corso degli ultimi 10 anni una significativa penetrazione nel settore automobilistico e nell’industria delle costruzioni. La richiesta di materiali leggeri e la crescente consapevolezza dell’impatto ambientale dei materiali ingegneristici rappresentano delle forti spinte ad un loro ulteriore sviluppo e impiego anche in settori meno tradizionali. Le fibre naturali, come ad esempio quelle di lino, hanno ormai raggiunto una maturità tecnologica in termini di qualità e di riproducibilità delle proprietà da poter essere considerate in applicazioni nel settore nautico, aerospaziale e delle competizioni automobilistiche".
CHI È
Fabrizio Sarasini ha conseguito la Laurea in Ingegneria dei Materiali (2002) e il Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Materiali e delle Materie Prime (2007) presso l’Università degli Studi di Roma La Sapienza. Attualmente è un Professore Associato di Scienza e Tecnologia dei Materiali in servizio presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica Materiali Ambiente dell’Università degli Studi di Roma La Sapienza. L’attività di ricerca svolta è stata indirizzata verso tematiche proprie della scienza e tecnologia dei materiali con particolare riguardo: al comportamento dinamico (impatto a bassa e ad alta velocità) di materiali compositi strutturali; alla progettazione e sviluppo di materiali compositi a ridotto impatto ambientale; alla modifica dell’adesione fibra/matrice in compositi a matrice polimerica.
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22 dicembre 2021
