CLEAR
Compositi Leggeri ed Ecologici per l’Automotive Rinnovabile. Una nuova catena di processi per realizzare componenti auto in materiali compositi, anche riciclati, più leggeri e sostenibili dei tradizionali componenti metallici. Sensori integrati e intelligenza artificiale ne monitorano il comportamento. Il banco di prova è una portiera prototipale sensorizzata.
La sfida
Le parti strutturali dei veicoli sono tradizionalmente realizzate in acciaio e alluminio. Sono materiali affidabili, ma pesanti. Richiedono inoltre molta energia per estrazione e lavorazione e impongono forme vincolate dal metallo.
I materiali compositi rinforzati con fibra di carbonio o di vetro sono molto più leggeri a parità di resistenza, e un veicolo più leggero consuma meno energia. La fibra vergine, però, ha un’elevata impronta di carbonio, e i compositi a fine vita sono difficili da smaltire. Per un uso su larga scala nell’automotive servono processi produttivi efficienti, l’impiego di materiali riciclati e strumenti affidabili per verificarne le prestazioni nel tempo.
Come nasce il dimostratore
- Stampa del mandrino. Il mandrino idrosolubile viene prodotto in additive manufacturing.
- Avvolgimento della fibra. La fibra di carbonio viene avvolta sul mandrino per formare la traversa.
- Stampa dei sensori. I sensori vengono applicati sulla traversa con Aerosol Jet Printing.
- Stampaggio della portiera. La traversa viene co-stampata in pressa con i compositi riciclati.
- Test e analisi. La portiera viene sottoposta a prove strutturali e funzionali; i dati vengono analizzati dall’AI e confrontati con le simulazioni.
Le fasi del progetto
Studio dei processi e dei materiali (mesi 1-24)
Sviluppo del mandrino idrosolubile, dei processi di avvolgimento e di stampa dei sensori, del processo di stampaggio della portiera. Caratterizzazione dei materiali.
Modelli digitali (mesi 1-30)
Sviluppo dei modelli AI per l’analisi dei dati dei sensori e delle simulazioni agli elementi finiti, con iterazioni successive fino all’ottimizzazione dei processi.
Realizzazione dei prototipi (mesi 15-30)
Produzione dei mandrini, della traversa sensorizzata e delle portiere co-stampate.
Validazione sperimentale (mesi 21-30)
Test dei prototipi e validazione dei modelli AI su dati reali, confrontati con le simulazioni.
Risultati attesi
- Una portiera prototipale in compositi, anche riciclati, con traversa strutturale in fibra di carbonio co-stampata
- Test funzionali di apertura con riconoscimento degli ostacoli, a tutela di oggetti e persone
- Verifica dei requisiti di rigidezza e resistenza tramite sensori integrati
- Verifica della sostituibilità della parte estetica esterna in caso di incidente
- Modelli AI validati su dati reali per il monitoraggio strutturale dei componenti
- Processi prototipali portati a TRL 8, pronti per il trasferimento industriale
Impatti attesi
Ambiente
Componenti più leggeri riducono i consumi e le emissioni del veicolo, a vantaggio anche dell’autonomia dei mezzi elettrici e a idrogeno. L’uso di fibre riciclate riduce fortemente l’impronta di carbonio rispetto alla produzione di fibra vergine. Gli scarti di lavorazione vengono recuperati per creare nuovo materiale stampabile. Il riciclo di compositi altrimenti difficili da smaltire contribuisce concretamente all’economia circolare.
Innovazione e industria
Il progetto porta nei componenti strutturali funzioni di monitoraggio attivo, utili alla manutenzione predittiva e alla sicurezza. Apre nuove opportunità di mercato per le imprese partner, dalla vendita delle macchine e dei materiali ai servizi di ingegneria, nell’automotive e in altri settori come l’aerospazio.
Territorio
Il progetto rafforza in Abruzzo una filiera di eccellenza nei materiali compositi avanzati: tutte le imprese partner operano nella regione, dal Chietino al Teramano. Consolida la collaborazione con l’Università dell’Aquila e sviluppa competenze specialistiche in materiali, manifattura avanzata e intelligenza artificiale.
Progetto cofinanziato dall’Unione europea nell’ambito del Programma Regionale Abruzzo FESR 2021-2027.