Ricerca e sviluppo: materiali ad alte prestazioni
Sviluppo e sperimentazione di nuovi materiali per alte temperature e sistemi di protezione termica per applicazioni da 1.500 a 3.000 °C. Campo di ricerca all’intersezione tra tecnica dei refrattari, scienza dei materiali e tecnologia della difesa.
Ricerca e sviluppo: materiali ad alte prestazioni
Scenari d’impiego
I requisiti posti ai materiali per alte temperature nell’industria della difesa superano sempre più le prestazioni dei materiali refrattari convenzionali. Sistemi di protezione termica (TPS) per veicoli di rientro, compositi a matrice ceramica (CMC) per motori e materiali ablativi per ugelli di razzi richiedono materiali che funzionino in modo affidabile tra 1.500 e 3.000 °C.
In collaborazione con partner di ricerca come gli istituti Fraunhofer e il Centro aerospaziale tedesco (DLR), SBS Refractory Service lavora al trasferimento della competenza industriale nei refrattari a queste applicazioni estreme. Il nostro contributo sta nella realizzazione pratica: dalla scala di laboratorio alla costruzione di prototipi, dall’idea di materiale al componente qualificato.
Questo ambito è volutamente posizionato come campo di sviluppo futuro. Non tutte le tecnologie sono già disponibili come prodotto finito, ma le basi sono state gettate e il lavoro di sviluppo è in pieno svolgimento.
In sintesi
- Contratti di cooperazione con istituti di ricerca e università
- Risultati in parte soggetti a tutela del segreto o ad accordi sulla proprietà intellettuale
- Cicli di sviluppo lunghi (TRL 3–6, progetti pluriennali)
- Dati dei materiali e risultati delle prove con tracciabilità completa
- Scalabilità dalla scala di laboratorio alla costruzione di prototipi
- Team interdisciplinari: scienza dei materiali, costruzione di forni, ingegneria di processo
Come lavoriamo: Ricerca e sviluppo: materiali ad alte prestazioni
Procedimenti collaudati e attrezzature specializzate per risultati ottimali.
Sistemi di protezione termica (TPS)
Sviluppo di materiali e strutture in grado di resistere a temperature di rientro fino a 3.000 °C. Combinazione di isolamento, ablazione e irraggiamento per uno smaltimento controllato del calore.
Compositi a matrice ceramica (CMC)
Materiali CMC ossidici e non ossidici (SiC/SiC, Ox/Ox) per esercizio continuo a 1.200–1.500 °C. Più leggeri del metallo, più resistenti della ceramica convenzionale, tolleranti al danno grazie al rinforzo in fibra.
Materiali ablativi
Sviluppo di materiali per una decomposizione termica controllata. Compositi a base di resina fenolica, compositi carbonio-carbonio (C/C) e materiali UHTC (ZrB₂, HfB₂) per temperature estreme.
Tecnica di prova ad alta temperatura
Realizzazione e gestione di banchi di prova per la caratterizzazione dei materiali in condizioni estreme: gallerie del vento al plasma, forni a irraggiamento, banchi di prova per shock termico.
Passo dopo passo verso il risultato
In modo strutturato, trasparente e nei tempi previsti: così lavoriamo.
Analisi dei requisiti e concept
Definizione delle condizioni d’impiego e dei requisiti dei materiali insieme al committente.
Profili temperatura-tempo, carichi meccanici, ambiente chimico, geometria. Ricerca bibliografica e valutazione degli approcci risolutivi esistenti. Proposta di concept con materiali candidati.
Scelta dei materiali e prove di laboratorio
Scelta e produzione di campioni di materiale, caratterizzazione su scala di laboratorio.
Produzione di provini, prove meccaniche (resistenza a flessione, resistenza a compressione, tenacità a frattura), analisi termica (conducibilità termica, coefficiente di dilatazione), prove di ablazione.
Costruzione di prototipi
Passaggio dalla scala di laboratorio a dimensioni rilevanti per il componente.
Produzione di prototipi nella geometria reale. Ottimizzazione dei parametri di produzione (sinterizzazione, CVI, infiltrazione polimerica). In collaborazione con partner di ricerca e aziende di produzione specializzate.
Qualifica e prove
Dimostrazione delle proprietà dei materiali in condizioni prossime a quelle d’impiego.
Prove su dimostratori: prove in galleria del vento al plasma per i TPS, prove con gas caldi di turbina per i CMC, test di ablazione con flussi termici realistici. Documentazione secondo gli standard aeronautici e spaziali.
Trasferimento tecnologico
Trasferimento dei materiali e dei processi qualificati alla preparazione della produzione in serie.
Documentazione di produzione, concept di garanzia della qualità, formazione del personale di produzione. Accompagnamento dei primi lotti di serie. Ottimizzazione continua dei materiali sulla base dei dati di campo.
Flussi di materiali: Ricerca e sviluppo: materiali ad alte prestazioni
Separazione, recupero e smaltimento a regola d’arte di tutti i materiali prodotti.
Ceramica composita SiC/SiC
CMC non ossidico con fibre di carburo di silicio in matrice di SiC. Esercizio continuo fino a 1.400 °C in atmosfera ossidante. Più leggero del 60 % rispetto alle superleghe a base di nichel, a parità di resistenza.
Compositi C/C (carbonio-carbonio)
Composito di fibre di carbonio in matrice di carbonio. La più elevata resistenza specifica di tutti i materiali a temperature fino a 3.000 °C, ma solo in gas inerte o sotto vuoto (in aria si ossida a partire da 500 °C).
UHTC (ZrB₂, HfC, HfB₂)
Ceramiche per altissime temperature con punti di fusione superiori a 3.000 °C. Sviluppo di materiali compositi (UHTC più fibre di SiC) per strutture resistenti all’ossidazione sotto sollecitazioni termiche estreme.
Isolamento a base di aerogel
Materiali isolanti nanoporosi con conducibilità termica < 0,015 W/mK. Estremamente leggeri (densità < 200 kg/m³), rinforzati meccanicamente con inserto in fibra. Campo d’impiego fino a 1.200 °C.
Scenari d’impiego
Situazioni tipiche in cui si ricorre a Ricerca e sviluppo: materiali ad alte prestazioni.
Sviluppo di sistemi di protezione termica per veicoli di rientro e velivoli ipersonici
Componenti in CMC per motori di nuova generazione
Ugelli ablativi per razzi e ugelli di espansione
Isolamento per alte temperature per applicazioni spaziali
Qualifica dei materiali e costruzione di banchi di prova per condizioni estreme
Domande frequenti
Tutto ciò che conta sul tema Ricerca e sviluppo: materiali ad alte prestazioni
Non ha trovato la sua domanda?
Richiedi una consulenza personalizzataPotrebbe interessarle anche
Ha un progetto in programma?
Rifacimento del rivestimento, riparazione o emergenza: prima consulenza gratuita e risposta rapida.