Materiali compositi resistenti al fuoco

I materiali compositi, formati da fibre di carbonio o di vetro rinforzate in una matrice di resina organica, rappresentano una tecnologia consolidata per la produzione di strutture leggere nel settore aerospaziale o in altri settori legati al trasporto. D’altro canto essi possono decomporsi e distruggersi nel fuoco, rilasciando fumo e sostanze chimiche tossiche oltre a calore.

Il progetto FIRE-RESIST (Developing novel fire-resistant high performance composites), finanziato dall’UE, è stato concepito allo scopo di ideare nuove soluzioni per il rafforzamento delle prestazioni in termini di resistenza al fuoco di questi materiali. I partner del progetto, 18 in totale, hanno condiviso le proprie esperienze, mettendo in luce i requisiti del settore aerospaziale, ferroviario e marittimo.

I lavori condotti nell’ambito dell’iniziativa sono stati incentrati su una serie di ricerche avanzate tese a una maggiore comprensione delle prestazioni dei materiali compositi in condizioni di temperatura elevata. I ricercatori sono stati in grado di ottimizzare complessivamente sei nuovi compositi polimerici che comprendevano una resina furanica combinata con un agglomerato di sughero. Questo materiale ha dimostrato di possedere prestazioni ottimali in termini di resistenza al fuoco per pareti, soffitti e coperture per pavimenti.

Oltre alle resine polimeriche resistenti al fuoco, gli studi sulle nuove formulazioni di materiali compositi sono stati incentrati su laminati metallici multistrato e sulla tecnologia di co-mingling, vale a dire un sistema basato sulla formazione di tappeti rinforzati con fibre a partire da una miscela di vetro e fibre polimeriche. Il tappeto viene successivamente posizionato in uno stampo sottoposto a specifiche condizioni di pressione e di calore.

I nuovi materiali più promettenti sono stati impiegati per la creazione di componenti utilizzati nell’ambito dei casi studio, che sono stati progettati e prototipizzati per il settore ferroviario, aerospaziale e marittimo. Questi componenti sono stati inoltre sottoposti a una serie di test di reazione al fuoco e si è provveduto alla convalida delle prestazioni dei materiali FIRE-RESIST. Gli scienziati hanno analizzato il comportamento degli elementi strutturali nel fuoco relativamente al fenomeno dello scambio e della deviazione di calore, nonché alle capacità in termini di carico termico.

I ricercatori hanno inoltre realizzato una struttura dedicata per le simulazioni numeriche dei materiali compositi polimerici e le analisi termomeccaniche. Le attività di simulazione combinavano la creazione di modelli di fluidodinamica computazionale di fuoco, fiamme e radiazione termica con l’analisi a elementi finiti delle risposte strutturali.

Grazie al potenziamento delle capacità di resistenza al fuoco dei materiali compositi senza alcuna compromissione delle prestazioni strutturali, il progetto FIRE-RESIST ha offerto un enorme contributo alla sicurezza dei passeggeri. La nuova tecnologia garantirà inoltre un minore consumo di carburante e il contenimento delle emissioni di biossido di carbonio, potenziando al contempo il profilo concorrenziale dell’industria europea.