La Boeing produrrà un materiale composto al 99% d’aria
Micro-reticolo Boeing, una rivoluzione nel settore aerospaziale?
E’ di alcuni giorni fa la notizia secondo la quale Boeing, affermato colosso del settore aerospaziale statunitense, sta per industrializzare un nuovo micro-reticolo metallico composto per il 99,99% d’aria.
Si tratta del risultato di una lunga serie di studi cominciati nel 2011 con la collaborazione di University of California, Irvine, HRL Laboratories e California Institute of Technology. Sophia Yang degli HRL Laboraties, nel video di presentazione pubblicato sul sito di Science, lo ha descritto come una struttura 3D a cella aperta di polimero con una parte esterna rigida ed una interna per la maggior parte cava, caratteristiche che lo rendono paragonabile alla struttura delle ossa.
La notizia, come prevedibile, ha suscitato notevole scalpore ed entusiasmo in giro per il mondo e sono state fatte molte speculazioni sui suoi possibili utilizzi. Ma si tratta realmente di una novità o è solo l’atto finale di un processo già in atto da diversi anni?
La lunga corsa per far “dimagrire” gli aerei
Nel settore aerospaziale una delle regole più importanti per ogni progettista è quella di risparmiare sul peso dell’aereo ed i motivi sono facilmente intuibili. Un aereo che a parità di prestazioni pesa di meno è più efficiente, consuma di meno ed è più competitivo sul mercato. Questa esigenza ha accompagnato l’intera storia dell’aviazione fin dagli albori e ha portato i ricercatori a sviluppare materiali e soluzioni tecnologiche che rendessero sempre più leggeri i componenti che si andavano costruendo.
Molteplici sono i materiali che sono stati provati ed utilizzati nel corso del secolo scorso, dal legno e la tela del prototipo dei fratelli Wright alla coppia alluminio-acciaio negli aerei commerciali del secondo dopoguerra fino ai materiali compositi negli ultimi decenni. Un ruolo importante nella riduzione dei pesi e nel miglioramento delle performances meccaniche è stato fornito anche dall’adozione di pannelli sandwich, utilizzati oggigiorno in diverse strutture del velivolo. Collegando per mezzo di un elemento connettivo (cuore a nido d’ape) i due strati resistenti esterni (facce) non solo si sono alleggeriti i componenti ma si è anche migliorato il comportamento statico. Non va trascurato infine il contributo dato da tecniche di modellazione numerica che, permettendo un’analisi dettagliata di sforzi e tensioni del componente, hanno permesso l’eliminazione del materiale superfluo.
Il nuovo reticolo Boeing pertanto altro non è che l’atto (per ora) conclusivo di una costante “dieta” alla quale sono stati sottoposti gli aeromobili nel corso degli anni. Qualora la sua industrializzazione fosse confermata potrebbe diventare a tutti gli effetti una pietra miliare di questo continuo sviluppo ed una rampa di lancio per ulteriori studi.
Focus sul reticolo
Concretamente però come è possibile realizzare tutto questo? A spiegarlo davanti alle telecamere della BBC è stato Tobias Schaedler, che all’interno di HRL Laboraties è la persona che cura la ricerca scientifica.
«Il segreto è fabbricare un reticolo di tubi vuoti interconnessi con una spessore di parete mille volte più sottile di un capello umano», questa la spiegazione offerta al mondo dal ricercatore.
L’interesse per questa nuova tecnologia però non è solo legata al peso irrisorio del micro-reticolo (appena 0,9 milligrammi per centimetro cubo ) ma anche alle straordinarie proprietà che ha mostrato. La struttura cellulare del materiale fornisce caratteristiche meccaniche mai riscontrate in passato nei metalli, tra le quali emergono un elevatissimo assorbimento di energia accompagnato da un recupero totale della compressione superiore al 50% di deformazione.
E’ proprio quest’ultimo aspetto che rende il micro-reticolo così competitivo in quanto lo pone in una posizione di vantaggio rispetto ai suoi naturali “concorrenti”. Soluzioni in uso al giorno d’oggi quali aerogel e schiume metalliche infatti presentano strutture cellulari casuali che li rendono meno atte all’assorbimento di energia e meno resistenti.
RETRO’_3 = Photo credit: Foter / CC BY-SA
Possibili utilizzi e scenari futuri
Per quanto detto finora i micro-reticoli Boeing possono rappresentare una svolta pronta a rivoluzionare l’industria aeronautica; all’atto pratico, però, che fetta di mercato potrebbero ritagliarsi? Chi potrebbero mandare in pensione e quando?
Come sempre quando si tratta di nuove tecnologie nel settore aerospaziale tra il dire e il fare c’è di mezzo un mare di normative da rispettare e di prove da effettuare. Storicamente l’iter che deve seguire una nuova tecnologia per entrare in pianta stabile nell’uso aeronautico è molto lungo. Garantire la sicurezza dei passeggeri e il completamento della missione sono requisiti fondamentali e senza le dovute cautele nuovi materiali e tecnologie non possono essere applicati al posto di altri più datati ma al tempo stesso maggiormente rodati. Ciononostante, le proprietà evidenziate dagli studi fanno ipotizzare svariati utilizzi in un futuro non troppo remoto. Si parla infatti tanto di elementi strutturali, quanto di parti interne come i sedili. Le sue notevoli proprietà nell’assorbimento degli impatti evidenziate in precedenza fanno pensare anche ad un suo utilizzo in elementi protettivi in ambito civile.
Come si può vedere non solo il settore aeronautico ma molti altri potrebbero giovarsi di questa nuova tecnologia ed i possibili campi di applicazione non potranno che crescere qualora le attese che si sono generate venissero rispettate.
Non ci resta quindi che attendere che lo sviluppo tecnologico segua il suo corso e che la Boeing possa dar vita al primo aereo “fatto d’aria”.
Pacman
Nostradamus
Magical Cat Adventure
Snake