Materiali compositi

Comincia il modulo dedicato alle caratteristiche e alle applicazioni dei diversi materiali della motocicletta da competizione

Dagli acciai ad alta resistenza utilizzati nelle parti strutturali del telaio, alle leghe di titanio e alluminio utilizzate nei componenti motore, negli impianti di scarico e nei cerchi delle ruote, fino ad arrivare ai materiali polimerici e ai materiali compositi che rivestono il veicolo, una moto da corsa è un vero e proprio compendio di progresso tecnologico compiuto dall’uomo sui materiali.

Per gli Allievi del Master in Ingegneria della Moto da Corsa arriva il momento di dedicarsi ai materiali utilizzati nella produzione della motocicletta, e in particolare a quelli più all’avanguardia, ossia quei materiali compositi che stanno segnando l’ennesima, epocale rivoluzione nell’ingegneria dei materiali.

Che cosa sono i materiali compositi? Come suggerisce la parola stessa, quelli compositi sono materiali in cui è possibile distinguere due o più materiali dotati ciascuno di diverse proprietà. I materiali compositi sono costituiti da due elementi: matrice e rinforzo. La prima è fondamentalmente il “collante”, il composto di base nel quale viene incorporato il secondo: quest’ultimo, rispetto alla matrice, ha proprietà fisiche e meccaniche superiori, ma è dalla combinazione dei due che si determineranno rigidezza, resistenza, conducibilità elettrica e termica e molte altre proprietà del materiale composito.

I materiali compositi sono molto diffusi, specialmente in tutti quegli ambiti di applicazione in cui vi è l’esigenza di coniugare leggerezza ad elevate caratteristiche meccaniche. Canne da pesca, mazze da golf, sci, racchette da tennis, sono prodotte utilizzando materiali compositi. In ambito motorsport, essi vengono utilizzati per produrre serbatoi e carene, nonché i componenti strutturali, forcelloni e ruote.

I materiali compositi utilizzati su una motocicletta da competizione prevedono rinforzi costituiti da fibre lunghe (dette anche continue), e si classificano in tre gruppi differenti: quelle di vetro, quelle di carbonio e quelle aramidiche. La fibra di vetro è usata per la produzione di carenature e caschi. Rispetto all’alluminio possiede la stessa rigidità ma vanta una resistenza molto superiore, poiché viene amalgamata e resa solida grazie all'utilizzo di speciali resine termoindurenti. Le fibre di carbonio sono prodotte mediante pirolisi di una fibra polimerica, e hanno elevata conduttività termica e elettrica, oltre a notevole resistenza meccanica e bassa densità. Il terzo gruppo è quello delle fibre aramidiche, la più nota delle quali è il Kevlar, sviluppato dalla ricercatrice dell’azienda chimica statunitense DuPont Stephanie Kwolek nel 1965. Questi materiali possono essere combinati in tantissimi modi, ma il principio di base è sempre il medesimo: le fibre vengono bagnate dalla resina allo stato liquido, quindi il tutto viene solidificato con calore e/o pressione.

Ad accompagnare i nostri Ingegneri nel viaggio attraverso i materiali, le loro caratteristiche e le loro applicazioni ci sarà una docente d’eccezione: Silvia Gaiani, ingegnere meccanico, dottore di ricerca in meccanica avanzata e tecnica del veicolo e amministratore delegato di Vsystem, azienda modenese che si occupa di piccole e medie serie di componenti destinati ad equipaggiare i racing team delle due e delle quattro ruote. Tra le ultime commesse dell’azienda c’è la produzione del sistema di sicurezza Halo, il diadema misto metallo e carbonio che ha fatto il suo debutto sulle monoposto di Formula 1 nello scorso gran premio d’Australia.

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