1. Toray sviluppa la tecnologia di saldatura termica CFRP e di stampaggio a integrazione rapida
Il 1° febbraio 2023, Toray, una società giapponese, ha annunciato lo sviluppo di successo di una tecnologia di saldatura termica ad alta velocità per la plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP). Questa tecnologia mira a ottenere una produzione ad alta velocità e un alleggerimento delle strutture aeronautiche in CFRP. La tecnologia di saldatura termica di Toray consente un'unione rapida e robusta di componenti termoindurenti CFRP sugli aerei, simile alla saldatura tradizionale. Questo semplice metodo di incollaggio prevede la formazione di uno strato termosaldabile sulla superficie del CFRP termoindurente e il riscaldamento istantaneo delle superfici delle parti per incollarle. Consente il rapido assemblaggio di componenti CFRP termoindurenti o una combinazione di componenti CFRP termoindurenti e termoplastici senza la necessità di incollaggio adesivo o fissaggio con bulloni.
Applicando questa tecnologia al CFRP termoindurente con uno strato termosaldabile, è possibile ottenere prestazioni meccaniche equivalenti al CFRP attualmente utilizzato nelle strutture degli aeromobili. Toray afferma che la resistenza congiunta della struttura di saldatura termica è paragonabile alle strutture CFRP co-indurite negli attuali modelli di aerei, garantendo l'affidabilità della tecnologia di incollaggio nelle applicazioni pratiche. Rispetto alle strutture in lega di alluminio, le strutture in CFRP che utilizzano questa tecnologia possono ridurre le emissioni di anidride carbonica durante tutto il loro ciclo di vita. La riduzione del peso dei bulloni di fissaggio può alleggerire la struttura complessiva, riducendo ulteriormente queste emissioni. Toray sta collaborando con Boeing per guidare molteplici progetti di sviluppo tecnologico nella produzione di aeromobili e nella tecnologia dei materiali.
Il 16 febbraio 2023, Toray ha annunciato lo sviluppo di successo di una tecnologia di stampaggio a integrazione rapida per componenti mobili CFRP. Questo materiale è posizionato tra la schiuma leggera e porosa rinforzata con fibra di carbonio (CFRF) e la pelle preimpregnata termoindurente, fornendo eccellenti prestazioni meccaniche. Questa nuova tecnologia consente lo stampaggio di componenti mobili in CFRP, come i tetti delle automobili, dieci volte più velocemente rispetto ai tradizionali sistemi di stampaggio in autoclave ad alta pressione. Il peso di tali prodotti è solo la metà di quello dei prodotti in acciaio. Toray continuerà a concentrarsi sulla ricerca e sullo sviluppo di questa tecnologia per accelerarne l’applicazione nei componenti dei veicoli elettrici, dove la leggerezza e la produzione rapida sono cruciali.
2. La controllata Teijin sviluppa prodotti sandwich per la produzione automobilistica
Nel marzo 2023, Teijin Automotive Technologies, una filiale del Gruppo Teijin in Giappone, ha annunciato lo sviluppo di successo di due prodotti principali volti a soddisfare le esigenze delle applicazioni automobilistiche attuali e future. Hexacore è un prodotto con anima a nido d'ape progettato per il processo di stampaggio a compressione ad alta velocità di Teijin Automotive, utilizzato per produrre pannelli leggeri della carrozzeria, pannelli del tetto e chiusure di classe A. Il materiale Hexacore è compatibile con una gamma di fibre e resine, tra cui fibra di carbonio o fibra di vetro, fibra aramidica o fibra naturale. Si sostiene che l'utilizzo del materiale Hexacore possa far risparmiare il 25% del peso rispetto a parti SMC simili in due pezzi.
Inoltre, Teijin Automotive ha sviluppato la tecnologia Foam-A-Core come soluzione con nucleo rigido per pannelli automobilistici di classe A, che offre elevata robustezza e resistenza all'umidità. Questa tecnologia utilizza lo stesso 30-45 secondo processo di stampaggio a compressione per la modellatura, consentendo sia la funzionalità di formatura che la rapida polimerizzazione. Similmente a Hexacore, Foam-A-Core è adatto per pannelli realizzati con varie fibre, resine termoindurenti o termoplastiche e che utilizzano processi SMC o RTM. Il processo produce anche parti dalla forma quasi perfetta, riducendo gli scarti di produzione rispetto ad altri metodi.
3. SGL Carbon sviluppa fibra di carbonio a traino grande ad alte prestazioni
Alla fine del 2023 marzo, SGL Carbon, un produttore tedesco di fibra di carbonio per rimorchi di grandi dimensioni di livello industriale, ha annunciato lo sviluppo di una nuova fibra di carbonio per rimorchi di grandi dimensioni con specifica 50k. Questa fibra di carbonio SIGRAFIL®CT50-4.9/235 vanta un'elevata resistenza alla trazione di 4,9 GPa (paragonabile alle fibre di carbonio a traino ridotto come il grado T700 di Toray) e un allungamento del 2,0%. Soddisfa i requisiti di elevata resistenza dei contenitori a pressione convenzionali offrendo allo stesso tempo un elevato allungamento, rendendolo adatto a mercati di nicchia che richiedono sia elevata resistenza che elevato allungamento.
La fibra di carbonio SIGRAFIL®CT{{0}}.9/235 è sviluppata sulla base della produzione esistente su larga scala del portafoglio di prodotti in fibra da 50.000, che è stato utilizzato con successo in settori quali l'energia eolica e l'automotive. Il nuovo SIGRAFIL®CT50-4.9/235 presenta elevata resistenza (4,9 GPa) e allungamento (2,0%) e attualmente ha la capacità di produrre 50.000 unità. Fino ad ora, prestazioni così eccellenti erano ottenibili solo con fibre di carbonio a traino ridotto. Ciò integra ulteriormente il portafoglio di prodotti SGL di fibre di carbonio a traino largo con specifica 50k.
4. TeXtreme presenta il materiale di rinforzo in fibra di carbonio unidirezionale con gap ad alta permeabilità
All'inizio di aprile 2023, TeXtreme®, leader globale nei materiali in fibra di carbonio a strati sottili, ha annunciato il lancio del suo ultimo prodotto innovativo, TeXtreme® Gapped UD. Si tratta di un materiale di rinforzo secco in fibra di carbonio appositamente progettato per i processi di infusione della resina. Essendo un prodotto innovativo, offre prestazioni eccezionali, facilità d'uso e convenienza per un'ampia gamma di applicazioni.
TeXtreme® Gapped UD è un materiale di rinforzo piatto unidirezionale con spazi ben controllati di 0,3 mm tra i fasci di fibre. Questi interstizi fungono da canali per l'evacuazione della resina e dell'aria, consentendo una bagnatura rapida e uniforme del materiale senza comprometterne le proprietà meccaniche. Con una frazione di volume della fibra superiore al 60%, TeXtreme® Gapped UD fornisce prestazioni meccaniche costanti paragonabili ai preimpregnati unidirezionali in fibra di carbonio.
5. Un'azienda francese sviluppa nanomateriali 3D basati su prepreg in fibra di carbonio
Alla fine di aprile 2023, NAWA, con sede a Rousset, in Francia, ha sviluppato un rivoluzionario nanomateriale 3D a base di carbonio. Utilizzando la loro tecnologia NAWAStitch™, che prevede nanotubi di carbonio allineati verticalmente (VACNT), migliorano i compositi in fibra di carbonio, riducendo efficacemente la fessurazione o la delaminazione interlaminare e minimizzando l'inizio e la propagazione della fessura. Ciò si traduce in un aumento di 100-volte nella resistenza al taglio e in un miglioramento di 10-volte nella resistenza agli urti per il materiale composito. La tecnologia è promettente per applicazioni in vari campi, dallo stoccaggio dell’energia ai catalizzatori per celle a combustibile a idrogeno di prossima generazione, all’industria aerospaziale e automobilistica di prossima generazione.
L'innovazione tecnologica di NAWA ha portato a un materiale più resistente, leggero e avanzato. La tecnologia NAWAStitch™ risolve uno dei problemi più comuni legati alla fessurazione o delaminazione interlaminare dei materiali compositi. Agendo come materiale di rinforzo interlaminare universale o localizzato per preimpregnati in fibra di carbonio, NAWAStitch™ agisce come un "nano Velcro", impedendo che le crepe si formino a ponte sull'interfaccia e fornendo un incremento positivo a due cifre nel rinforzo meccanico, creando un materiale quasi indistruttibile. NAWAStitch™ migliora significativamente le prestazioni dei compositi in fibra di carbonio, aumentando la resistenza al taglio di 100 volte e migliorando la resistenza agli urti di 10 volte, riducendo al contempo il peso del 20-30%. Ciò porta a prestazioni migliori in vari prodotti come articoli sportivi, serbatoi di stoccaggio dell’idrogeno e componenti aerospaziali.
6. Mitsubishi sviluppa un nuovo marchio di particelle di fibra di carbonio
Nel maggio 2023, Mitsubishi Chemical Corporation ha annunciato sul suo sito web ufficiale di aver sviluppato un nuovo marchio di particelle di fibra di carbonio rispettose dell'ambiente chiamato Pyrofil™ NEO. Questo prodotto vanta le seguenti eccezionali caratteristiche:
●Peso più leggero: grazie alla sua elevata resistenza specifica e all'elevata rigidità specifica, può essere utilizzato come sostituto di materiali termoplastici rinforzati con fibra di vetro e metallo, con conseguenti effetti significativi di riduzione del peso.
●Prestazioni elevate: offre eccellenti proprietà di scorrimento, proprietà antistatiche e prestazioni di schermatura delle onde elettromagnetiche. Può essere personalizzato per soddisfare requisiti specifici come resistenza al calore e resistenza chimica, in base a vari standard.
●Alta qualità: comporta il ritrattamento dei sottoprodotti della fibra di carbonio (preimpregnati) negli impianti di produzione della fibra di carbonio.
●Considerazioni ambientali: ha un'impronta di carbonio inferiore rispetto ai prodotti tradizionali, rendendolo più rispettoso dell'ambiente.
Secondo calcoli interni al Mitsubishi Chemical Group, le particelle di fibra di carbonio Pyrofil™ NEO hanno ridotto l'impronta di carbonio del 50% rispetto ai prodotti a base di particelle convenzionali dell'azienda.
7. Teijin e Kumagai Group sviluppano materiali compositi in fibra di carbonio resistenti al fuoco per l'edilizia
Il 13 luglio 2023, Teijin Limited ha annunciato la sua collaborazione con Kumagai Group Co., Ltd. nello sviluppo di materiali integrati rinforzati con fibre ad alto contenuto di fibra per edifici resistenti al fuoco. Teijin possiede il materiale rinforzato con fibre ad alte prestazioni chiamato "LIVELY WOODⓇ", che è un materiale integrato rinforzato utilizzando materiali in fibra di carbonio esistenti. Migliorando la rigidità e la resistenza attraverso il rinforzo in fibra di carbonio, il materiale integrato contribuisce ad espandere le applicazioni delle strutture in legno. La caratteristica distintiva di "LIVELY WOODⓇ" è l'incorporazione di plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP) tra i materiali integrati, consentendo un materiale composito in legno leggero e isolante con elevata rigidità e resistenza. Utilizzato come trave facilita la realizzazione di edifici in legno di grandi luci. Inoltre, sebbene il Giappone disponga di abbondanti risorse di alberi di cedro, la loro bassa resistenza ne ha limitato l’uso come materiali da costruzione. Tuttavia, il rinforzo del CFRP migliora effettivamente questa situazione. "LIVELY WOODⓇ" invece è privo di resistenza al fuoco e non può essere utilizzato in edifici in legno che richiedono resistenza al fuoco.
Il Gruppo Kumagai presenta "Eco-friendly λ-WOODⅡ", una tecnologia di componenti in legno resistente al fuoco che garantisce resistenza al fuoco aggiungendo uno strato isolante (copertura) resistente al fuoco attorno al materiale centrale. Questa tecnologia consente l'utilizzo del legno in strutture resistenti al fuoco. Combinando "LIVELY WOODⓇ" di Teijin con "Eco-friendly λ-WOODⅡ" del Gruppo Kumagai, mirano a sviluppare nuovi materiali integrati rinforzati con fibre ad alte prestazioni per edifici resistenti al fuoco, compensando le rispettive caratteristiche prestazionali.
8. Una società giapponese sviluppa una tecnologia di imaging per la visualizzazione di materiali compositi in fibra di carbonio
Il 26 settembre 2023, Konica Minolta, con sede a Chiyoda-ku, Tokyo, Giappone, ha annunciato sul suo sito web ufficiale che il suo dispositivo di imaging a bassa interferenza Talbot a raggi X, "XtraLINQ Talbot®", ha ricevuto il premio "Prodotto/Tecnologia Award" di SAMPE Japan, una rinomata associazione industriale legata alla tecnologia dei materiali avanzati.
Essendo un dispositivo di imaging a raggi X all'avanguardia che utilizza Talbot a bassa interferenza sviluppato da Konica Minolta, questo dispositivo può estrarre lo stato interno della fibra della plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP) in breve tempo, su una vasta area e con elevata precisione, senza causare alcun danno. Eccelle particolarmente nell'ottenere informazioni sul contenuto locale di fibre, sulla dispersione delle fibre e sull'orientamento delle fibre all'interno del CFRP, in particolare nel CFRP con fibre discontinue e orientamenti casuali. Queste caratteristiche sono strettamente correlate alle proprietà fisico-chimiche dei materiali compositi. Inoltre, questo dispositivo consente la previsione del potenziale comportamento di cedimento del CFRP, apportando un contributo significativo alla ricerca sul CFRP.
9. Toray Industries of Japan realizza una svolta nella tecnologia della fibra di carbonio ad altissima resistenza T1200
Il 29 ottobre 2023, Toray Industries, Inc. ha annunciato lo sviluppo di TORAYCA™ T1200, una fibra di carbonio ad altissima resistenza con una resistenza alla trazione di 8,0 GPa, un modulo di trazione di 315 GPa e un allungamento della frattura del 2,5%. Questa fibra di carbonio vanta la più alta resistenza alla trazione a livello globale e trova applicazioni in diversi campi, che vanno dai prodotti per lo sport e il tempo libero agli aerei.
Per superare il limite di resistenza della fibra di carbonio, Toray Industries si è concentrata sul miglioramento della propria tecnologia proprietaria di controllo strutturale su scala nanometrica per progettare e ottenere una struttura interna altamente resistente. Utilizzando questa tecnologia, Toray Industries ha sviluppato con successo TORAYCA™ T1200 con una resistenza alla trazione di 8,0 GPa, superando TORAYCA™ T1100 di oltre il 10% (T1100 ha una resistenza alla trazione di 7,0 GPa). Questo prodotto è stato sviluppato nello stabilimento Toray di Ehime, in Giappone.
10. Teijin del Giappone sviluppa fibra di carbonio di origine biologica
Il 21 dicembre 2023, Teijin Corporation, azienda giapponese, ha annunciato sul proprio sito ufficiale di aver avviato la produzione e la vendita di fibra di carbonio utilizzando materie prime rispettose dell'ambiente (acrilonitrile di origine biologica, AN) per contribuire attivamente alla riduzione delle emissioni di gas serra . Teijin utilizzerà un metodo di equilibrio della qualità basato sulla certificazione di prodotto sostenibile riconosciuta a livello internazionale per produrre e vendere la fibra di carbonio Tenax™ utilizzando materie prime rispettose dell'ambiente.
La fibra precursore PAN è costituita da acrilonitrile (AN) sostenibile derivato da prodotti di origine biologica o da rifiuti e residui del riciclaggio ed è prodotta utilizzando il metodo del bilancio di qualità. Attraverso questo metodo, il materiale può essere convalidato in modo tracciabile lungo una catena del valore complessa, ad esempio, quando le materie prime derivate dalla biomassa vengono miscelate con materie prime derivate dal petrolio per produrre il prodotto.
Il 29 giugno, prima di questo annuncio, il sito web ufficiale di Teijin Limited dichiarava che la fibra di carbonio Tenax™ e la fibra precursore di poliacrilonitrile (PAN) prodotte nello stabilimento di Mishima, Shizuoka, in Giappone, avevano ottenuto la certificazione ISCC PLUS (International Sustainability and Carbon Certification). , che è un sistema internazionale di sviluppo sostenibile e certificazione del carbonio.