I RISULTATI DEL PROGETTO AM3aC2A PER LO SVILUPPO DI VEICOLI RIUTILIZZABILI PER LO SPAZIO

AM3aC2A (Approccio Multiscala per la Modellazione di Materiali CMC e UHTCMC per Componenti Riutilizzabili per l’Aerospazio) è stato lanciato nel 2021 per definire metodi sperimentali e numerici per lo sviluppo di termostrutture in compositi a matrice ceramica, in grado di svolgere ruoli strutturali a elevate temperature 1000°C÷2000°C nelle condizioni tipiche del rientro da missioni spaziali, del volo ipersonico e degli apparati propulsivi.

I CMC e gli UHTCMC consentono di progettare strutture leggere, di grande rigidezza, con caratteristiche di tolleranza al danno estremamente superiori a quelli delle comuni ceramiche. Finanziando AM3aC2A, l’Agenzia Spaziale Italiana ha permesso di assemblare un partenariato italiano importante e completo, costituito dal Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali (DAER) del Politecnico di Milano, - capofila del progetto - dal CIRA, Centro Italiano di Ricerche Aerospaziali, da ISSMC, Istituto di Scienza, Tecnologia e Sostenibilità per lo sviluppo dei Materiali Ceramici del CNR e da Petroceramics S.p.A, leader nella ricerca e sviluppo dei compositi a matrice ceramica. Insieme, i partner hanno prodotto, caratterizzato, modellato e sottoposto a prove in ambiente rilevante, presso i laboratori del CIRA e dell’Università Federico II di Napoli, un numero rilevante di provini ed elementi strutturali. I risultati del progetto includono una serie di modelli di materiali che permettono di predire le proprietà meccaniche di dettagli strutturali con geometrie complesse, in presenza di difetti e danni.

Si sono raggiunti importanti e nuovi risultati nello studio degli effetti degli sforzi termici nel comportamento dei materiali e della delaminazione dei laminati. La tolleranza ai danni provocati da impatti e da ossidazioni è stata studiata proponendo protocolli sperimentali e valutando le prestazioni degli elementi dopo l’esposizione nelle gallerie al plasma del CIRA, fra le più avanzate a livello mondiale. I risultati confermano che questi materiali forniscono la concreta possibilità di sviluppare termostrutture aerospaziali leggere e tolleranti al danno e mettono a disposizione strumenti per la loro progettazione, mediante la modellazione e l’individuazione di ammissibili di progetto a diverse scale dimensionali.

AM3aC2A ha quindi compiuto passi significativi per lo sviluppo di veicoli in grado di effettuare in sicurezza missioni multiple, senza richiedere sofisticate misure di ispezione e manutenzione.