PEI: anche gli aerei si preparano alla prova costume

Come la polietereimmide ha aiutato le compagnie aeree a ridurre il peso degli aeromobili e a salvaguardare l’ambiente

Vi siete mai chiesti perché molte compagnie aeree sono ossessionate dal peso delle vostre valigie?

Una delle motivazioni è legata allo stretto rapporto fra il peso dell’aereo e il consumo di carburante. Riducendo il peso delle valigie ammesse o mettendo il loro imbarco a pagamento le compagnie aeree sono in grado di compensare costo del carburante.

Ma sapevate che la stampa 3D è un metodo infallibile per ridurre radicalmente il peso degli aerei? Infatti, il suo utilizzo nel settore aerospaziale sta subendo una crescita esorbitante.

Dietro lo sviluppo e la validazione delle diverse applicazioni di stampa 3D c’è un pilastro: l’industria aerospaziale. Riconoscendone i vantaggi in anticipo rispetto alle altre realtà, questo settore ha continuato a investire e ad adottare la manifattura additiva per aumentare l’efficienza, abbattere i costi e produrre parti on-demand.

Mentre ad oggi si stanno ancora esplorando diverse tecnologie per utilizzare parti stampate in 3D per la struttura e per le superfici esterne degli aeromobili, la produzione di interni è un’applicazione primaria per l’industria aerospaziale.

Il contributo della manifattura additiva per la creazione e l’arredamento degli interni degli aeromobili è stato già dall’inizio significativo sia per i velivoli che per i veicoli spaziali.

Quali sono i benefici degli interni stampati in 3D?

Il design degli aerei ha subito, negli ultimi anni, una rapida evoluzione, la domanda di interni più sofisticati è in forte crescita; inoltre, la concorrenza globale è aumentata, rendendo necessario giocare d’anticipo. La manifattura additiva si è rivelata un elemento fondamentale per mantenere un vantaggio competitivo nella produzione degli aeromobili.

Il principale vantaggio di utilizzare parti stampate in 3D è la riduzione radicale del peso delle componenti prodotte, in grado di garantire nel tempo risparmi operativi significativi. Le parti possono essere costruite con materiali leggeri proprio grazie alla manifattura additiva che consente la creazione di strati nettamente più sottili di quelli creati attraverso lo stampaggio a iniezione. Inoltre, la stampa 3D abilita la produzione di pezzi con geometrie estremamente complesse, consentendo un consolidamento delle parti e iterazioni di progettazione che riducono notevolmente il peso complessivo del velivolo.

Privi delle limitazioni della fabbricazione e degli utensili tradizionali, gli ingegneri possono ottimizzare ulteriormente le prestazioni degli aerei. La possibilità di creare interni personalizzati consente di soddisfare le più svariate necessità delle compagnie aeree e allo stesso tempo, permette di creare interni specifici per aeromobili specializzati e per quelli destinati a missioni particolari che potrebbero necessitare di componenti critiche all’intero funzionamento.

Quali sono le applicazioni principali?

Esiste un’ampia gamma di applicazioni per le tecnologie di stampa 3D che infatti, viene usata sia nella produzione di parti destinate agli interni con applicazioni funzionali come:

  • Condotti;
  • Ventole;
  • Ventilazione della baia dell’abitacolo;
  • Diaframma;
  • Parti dedicate alla gestione dei cavi;
  • Alloggiamenti elettrici;

sia per creare parti con applicazioni meramente estetiche, quali:

  • Parti divisorie;
  • Coperture del finestrino;
  • Lunette;
  • Assetto;
  • Clip e intestazioni per tende;
  • Cartelli;
  • Componenti del chiavistello della porta;
  • Parte superiore del sedile e del bracciolo.

Come ultima applicazione, i progettisti possono trarre un’ulteriore vantaggio dalla stampa 3D sviluppando modelli in scala di aeromobili.

Quali sono i materiali più adatti?

Esistono innumerevoli materiali che vengono adoperati per stampare in 3D, ma non tutti possiedono le specifiche tecniche per essere utilizzati in un settore come l’aerospaziale. I materiali migliori per questo tipo di applicazioni sono i tecnopolimeri, come il PEEK o il PEI. Questi possiedono delle caratteristiche meccaniche, termiche e chimiche che li rendono idonei a soddisfare le necessità di questo settore. Del PEEK abbiamo parlato in un articolo precedente, e oggi ci concentreremo sui vantaggi del PEI.

La polietereimmide (PEI) è un tecnopolimero amorfo ad alte prestazioni. Fu sviluppato dalla divisione Plastics di General Electric, che lo commercializzò sotto il marchi ULTEM. Nel 2007 la più grande società pubblica in Arabia Saudita, la SABIC, acquistò la divisione Plastics di GE, continuandone la commercializzazione.

 

Il PEI, grazie alla stabilità dei legami immidici, possiede un eccellente resistenza al calore, alla deformazione e un’elevata rigidità. Possiede caratteristiche chimico-fisiche molto particolari, quali: resistenza all’idrolisi e alle soluzioni acide; performance termiche estremamente avanzate, come una temperatura di esercizio molto alta. Ad esempio è in grado di sopportare cicli ripetuti in autoclave e proprietà meccaniche di assoluto rilievo.

Che cosa offre il PEI?

  • Elevate proprietà termiche;
  • Innate proprietà ignifughe;
  • Resistenza nel tempo all’idrolisi;
  • Eccellente stabilità dimensionale (bassa sensibilità al creep e un basso e uniforme coefficiente di espansione termica);
  • Eccezionale resistenza meccanica e modulo di elasticità, anche a temperature elevate;
  • Buona resistenza a un’ampia gamma di chimici come ad esempio idrocarburi alogenati, soluzioni acquose e fluidi per autoveicoli;
  • Costante dielettrica e fattore di dissipazione stabile su un ampio intervallo di temperature e frequenze.

Quali sono i settori in cui la polietereimmide è più diffusa?

  • Aerospazio e Aeromobile;
  • Automobilistico e Trasporti;

Le principali applicazioni del PEI in questi settori sono la produzione di:

  • Componenti di sistemi di ventilazione;
  • Parti per i dispositivi elettronici;
  • Valvole a farfalla;
  • Parti del sistema di iniezione;
  • Alloggiamento di termostati e sensori.

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