Leggera, stabile e conveniente

I pesi leggeri sono più ecologici, almeno questo è vero per le automobili e gli aerei. Più sono pesanti, più consumano energia. Per questo motivo gli Umwelt und Geomatik si concentrano sempre più su materiali leggeri ma stabili. Le plastiche fibrorinforzate soddisfano perfettamente questi requisiti: milioni di fibre sottilissime assicurano la resilienza, mentre la plastica interposta garantisce un peso ridotto. L'unico svantaggio è che il materiale è molto costoso.

Durante il dottorato presso il Dipartimento di ingegneria meccanica e dei processi del Politecnico di Zurigo, Schneeberger si è dedicato alla ricerca sui materiali. L'ETH di Zurigo ha sviluppato un processo che potrebbe rendere il materiale leggero ed ecologico ancora più attraente per i produttori - rendendolo più economico. "Il mio obiettivo è che tra 20 o 30 anni un'auto relativamente economica possa essere costruita anche con materiali sostenibili", spiega il ricercatore.

Le fibre ibride diventano facili

Oggi la produzione di materie plastiche fibrorinforzate è complessa e costosa. Questo perché la plastica viene pressata in un tessuto di fibre precedentemente intrecciato, il che richiede molto tempo ed energia. Schneeberger e il suo team vogliono rendere superfluo questo processo di impregnazione. Lo fanno combinando i due materiali molto prima nel processo: durante la produzione della fibra. "Con il nostro approccio, applichiamo la plastica alla fibra mentre questa è ancora in fase di filatura", afferma Schneeberger, spiegando il concetto alla base delle sue fibre ibride.

Schneeberger ha sviluppato le basi scientifiche durante il suo dottorato all'ETH. ? stato in grado di dimostrare che il metodo funziona in principio utilizzando un prototipo con una singola fibra di vetro. I test iniziali indicano che il nuovo materiale può essere lavorato in modo efficiente - paragonabile agli organosheet, che attualmente sono tra le alternative innovative dell'industria. Tuttavia, questa proprietà potrebbe essere ottenuta in modo molto più economico. "Se un giorno produrremo grandi quantità, ci avvicineremo al costo delle materie prime", afferma Schneeberger.

Con pazienza e strategia

Ora sta sviluppando ulteriormente la tecnologia nell'ambito di una borsa di studio per pionieri dell'ETH, con il sostegno del professore Paolo Ermanni e della dottoranda Nicole Aegerter. Quest'ultima, nell'ambito del suo dottorato, sta studiando, tra l'altro, quali meccanismi entrano in gioco quando più fibre vengono filate contemporaneamente. L'obiettivo è scalare la produzione. "Entro la fine dell'anno, vogliamo filare mezzo chilo di fibre ibride all'ora", spiega Schneeberger.

Naturalmente, il trio è ancora lontano dalla produzione di massa, come sarebbe necessario per l'industria aeronautica o automobilistica, ad esempio. "Dobbiamo fare un passo alla volta", dice il 32enne. Ma la sua ambizione è chiara: vuole portare l'innovativo materiale leggero sul mercato. Ha già in mente la tabella di marcia: l'anno prossimo, lui e il suo team vogliono fondare una start-up e raccogliere capitali. "Il piano prevede di concentrarsi inizialmente su applicazioni che richiedono piccole quantità di materiale composito, come attrezzature sportive o prodotti personalizzati per automobili o aerei. In questo modo potranno dimostrare che il metodo mantiene ciò che promette, afferma Schneeberger. In seguito, l'obiettivo è quello di affermarsi come produttore in mercati più ampi. Il progetto ha già un nome e un sito web: pagina esternaTecnologia dei compositi Antefil.

Pale del rotore riciclabili

Tuttavia, il processo di Schneeberger potrebbe essere di grande utilità anche per un altro scopo. Vale a dire, rendere più sostenibili i grandi componenti che attualmente non sono riciclabili. Ne sono un esempio i silos, i serbatoi di gas e le pale delle turbine eoliche. Questi sono tradizionalmente realizzati con fibre di vetro in combinazione con i cosiddetti termoindurenti. Si tratta di plastiche che non si sciolgono e quindi non sono riciclabili. Di conseguenza, le pale delle turbine eoliche, ad esempio, vengono stoccate al termine della loro vita utile o smaltite in discariche dannose per l'ambiente.

Con il processo di Schneeberger, le pale potrebbero invece essere realizzate con materiali termoplastici, ossia plastiche che possono essere fuse e modellate. Grazie a queste proprietà, le pale delle turbine eoliche potrebbero essere riciclate come le bottiglie in PET. Finora, la produzione di pale riciclabili è fallita soprattutto a causa del processo di impregnazione. Questo perché semplicemente non esiste un metodo che crei una pressione sufficiente per componenti così grandi per premere le termoplastiche nelle fibre. L'approccio di Antefil elimina questo processo, aprendo la strada alla produzione sostenibile di strutture in fibra composita di qualsiasi dimensione.