I vantaggi dei Materiali Compositi

I materiali compositi, questi sconosciuti: una spiegazione

“Il design italiano incontra il carbonio”: così recita la nostra homepage in apertura, mettendo subito al centro dei nostri sforzi il carbonio, o meglio, quel peculiare materiale composito realizzato a partire dalla fibra carbonio che utilizziamo per creare i nostri kit per il tuning. Molto spesso, in questi anni, ci hanno domandato il motivo della nostra preferenza accordata a questo peculiare materiale: perché investire in body kit per auto in fibra di carbonio? Perché non utilizzare dei materiali plastici meno costosi e meno pregiati? Di solito rispondiamo descrivendo semplicemente quelli che sono i vantaggi degli spoiler, delle minigonne e dei rear diffuser in carbonio (che non sono pochi). Oggi invece vogliamo prenderci un po' di tempo per spiegare in modo più approfondito la natura del carbonio, o meglio, la natura dei materiali compositi: perché il carbonio viene inserito tra i materiali detti compositi, e cosa distingue questi materiali dagli altri?

Cosa sono i materiali compositi

Al giorno d'oggi i materiali compositi sono tra i nuovi protagonisti del mondo automotive; quando si parla di performance e di esigenze estetiche, il materiale composito è ormai onnipresente. Il motivo è semplice: i materiali compositi – come per l'appunto il carbonio – permettono di unire a delle caratteristiche meccaniche eccezionali una leggerezza sorprendente.
A indicare la natura dei materiali compositi è il loro stesso nome: si tratta di una composizione di due o più componenti differenti, con l'obiettivo di tramandare al nuovo materiale i vantaggi chiave dei “genitori”, e persino di generarne di nuovi. L'unione fa la forza, no? Di certo al giorno d'oggi, quando si parla di materiali compositi, si pensa subito a materiali contenenti carbonio e kevlar. Va però detto che in realtà l'uomo usa dei materiali compositi da un sacco di tempo. Gli stessi antichi mattoni di paglia e argilla sono compositi, come sono in composito per esempio le katane giapponesi, nonché qualsiasi oggetto in bronzo.
Il tipico materiale composito è costituito da 3 tipologie di elementi:
⦁ matrice
⦁ fibre
⦁ additivi o cariche

Le tipologie di materiali compositi

Già il fatto di sapere che tra gli oggetti in materiale composito si trovano sia i mattoni di paglia sia le katane, sia gli spoiler in carbonio che gli utensili in bronzo, dovrebbe far capire che esistono diverse tipologie di compositi. Possiamo per comodità individuare 4 tipologie differenti:

⦁ Il composito fibroso: ottenuto dall'unione di filamenti con una matrice (come nel carbonio);
⦁ Il composito laminare: realizzato sovrapponendo dei layer di materiali differenti (come nelle lamine bimetalliche);
⦁ Il composito particellare: ottenuto disperdendo nella matrice del materiale in forma particellare;
⦁ La combinazione di materiali compositi: ottenuta combinando due materiali compositi (come nel caso del cemento armato).

I materiali compositi fibrosi

Ora possiamo concentrarci sui materiali compositi più utilizzati nel mondo dell'automotive e quindi del tuning auto, e dunque su quelli realizzati a partire dall'uso di fibre (e per questo motivo chiamati anche fiber reinforced polymer, a indicare l'uso di fibre immerse in una matrice di rinforzo).
La tipologia di questi materiali compositi può variare in base al tipo di matrice e di fibra usata, che può essere più lunga o più corta, in base agli obiettivi che si vogliono raggiungere.
Il grande vantaggio dei materiali compositi fibrosi è quello di permettere una grande personalizzazione.

Il ruolo della matrice

Qual è il compito della matrice quando si va a realizzare un fiber reinforced polymer? In sintesi, si potrebbe dire che la matrice ha il compito di legante, andando quindi a dare stabilità al materiale risultante. Più nello specifico, una matrice permette di trasferire in modo omogeneo il carico tra le fibre utilizzate, dando inoltre stabilità e protezione, così da garantire al materiale ottenuto la resistenza desiderata. Esistono diversi tipi di matrice, da quella metallica a quella polimerica, e ancora, spaziando tra i differenti tipi di resina, da quella epossidica a quella poliuretanica.

Il ruolo delle fibre

Pensiamo alle fibre che possono essere utilizzate per la realizzazione di materiali compositi. Esiste ovviamente la fibra di carbonio, ma è possibile prendere in considerazione anche il vetro, il kevlar, il boro, il berillio, nonché eventualmente delle fibre vegetali, a partire dalla canapa.
A mutare le caratteristiche del materiale composito ottenuto non è peraltro solamente la natura della fibra usata. Anche la sua disposizione ha un ruolo ben preciso: variare questo fattore significa mutare in modo concreto la resistenza ottenibile. Per avere un composito con una resistenza maggiore si andrà per esempio a intrecciare fibre in più direzioni, oppure a sovrapporre con orientamento diverso delle lamine unidirezionali.
All'origine di un materiale composito fibroso abbiamo quindi un filato vero e proprio, ovvero – per semplificare – una bobina con un filo in carbonio oppure in vetro. Questo filo viene poi intessuto con schemi di volta in volta differenti, dal plain al twill all'unidirezionale.
Per realizzare il materiale composito vero e proprio esistono diverse tecniche, dalla tecnologia a spruzzo all'applicazione a mano della resina su uno strato di fibre posizionato in uno stampo, fino ad arrivare alla polimerizzazione sotto vuoto, all'uso di preimpregnati e via dicendo.

I vantaggi dei materiali compositi

Arrivati a questo punto, è possibile affermare di conoscere la natura di un materiale composito fibroso, e quindi per esempio del carbonio con cui vengono realizzate i nostri front lip, boot lip, rear diffuser e sideskirts per il tuning di Alfa Romeo e di altre stupende auto italiane. Grazie ai processi che abbiamo visto sopra, si ottiene un materiale che garantisce un'elevata resistenza meccanica, unita a una marcata rigidezza. E ancora, si parla di un'ottima resistenza alla corrosione, alle aggressioni chimiche, agli urti e così via. Tutto questo è assicurato a fronte di una leggerezza altrimenti irraggiungibile, con un peso complessivo di gran lunga minore a quello che si potrebbe raggiungere con delle buone leghe leggere. Certo, non ci sono dubbi, c'è anche uno svantaggio: il costo dei manufatti in materiale composito, e in fattispecie in fibra di carbonio, non può che essere più alto rispetto a quello di prodotti in lega metallica. Chi vuole il meglio per il tuning auto, però, non può che guardare alla sicurezza e alla bellezza degli accessori per il tuning in fibra di carbonio!