Fibra di carbonio nelle auto comuni: la sfida è aperta

Leggerezza, resistenza ed un aspetto affascinante, dovuto alla trama delle microscopiche fibre che lo compongono: i compositi a base di carbonio hanno tante qualità ed il difetto di non essere molto adatti alla produzione in grandi numeri. Le cose stanno però cambiando grazie agli sforzi delle Case automobilistiche.

COMPITI DIVISI, RISULTATI MOLTIPLICATI – I CFRP (Carbon Fibre Reinforced Polymer) non si discostano concettualmente dagli altri materiali compositi, formati da una matrice con proprietà meccaniche non molto elevate e da fibre molto resistenti che assorbono gli sforzi. L'idea si trova già in natura, concretizzata in moltissime forme: le nervature delle foglie o delle ali degli insetti sono esempi in tal senso. Una delle rappresentazioni più eclatanti di questa “tecnica” è però il sedano: tagliandone trasversalmente un gambo si vedranno facilmente le fibre resistenti, di un verde acceso, inserite nella polpa molto più tenera. In effetti la matrice ha come compito principale il tenere le fibre al loro posto, anche se le resine dei compositi moderni hanno anch'esse proprietà non indifferenti. I compositi tecnologici nel senso moderno del termine sono in circolazione da decenni: la vetroresina è sicuramente il più conosciuto e usa le fibre di vetro, tessute o semplicemente aggregate, come rinforzo. I CFRP riprendono l'idea e la portano all'ennesima potenza: la fibra di carbonio che li rinforza ha infatti proprietà eccezionali. Il diametro di una singola fibra è di pochi micron (μ, millesimi di millimetro) e sono leggerissime ma resistono più dei metalli: è quindi logico che essi facciano gola ai costruttori di automobili.

TANTI VANTAGGI E QUALCHE (GROSSO) OSTACOLO – Se il coniugare leggerezza e resistenza è sempre stato il sogno dei costruttori automobilistici, soprattutto nelle competizioni, l'idea è oggi ancora più ghiotta. In questi tempi di consumi ed emissioni regolamentati (sempre più strettamente) ogni kg risparmiato è infatti un toccasana: al decrescere della massa da accelerare – e frenare – aumentano le prestazioni, a parità di potenza, e decrescono i consumi. Molto è possibile fare ottimizzando la costruzione e le dimensioni, strategia applicata per esempio nella Peugeot 308, ma il vero viaggio sul pianeta leggerezza si ha cambiando materiale. Dicevamo prima delle difficoltà nella produzione in grandi numeri: il processo costruttivo prevede infatti il taglio delle “tele” di carbonio, la loro sovrapposizione in modo da raggiungere lo spessore voluto, l'impregnazione con la resina-matrice e la cottura in speciali forni. La produzione di un lamierato, al confronto, è un gioco da ragazzi! Particolare cura va posta nell'orientamento delle fibre, capaci di resistere incredibilmente solo se gli sforzi sono a loro paralleli: nel caso che le tensioni non abbiano un direzione preferenziale si è costretti e sovrapporre più tele con le fibre orientate diversamente.

LA BUSSOLA INDICA: CARBONIO! – L'industria, spinta dalla crisi (meno soldi per il carburante) e dalle regolamentazioni sempre più stringenti sta affrontando di petto la questione del “Carbonio per tutti”. La BMW i3, figlia di un elaborato processo che tocca più continenti, non è economicissima (parte da 36.500 €) ma neanche inarrivabile e ha tutta la cellula dei passeggeri in CRFP. Ford appare molto attiva in questo senso: già nel 2012 si impegnava per il carbonio low-cost ed è di questi giorni la notizia che la Casa dell'Ovale Blu ha siglato accordi con DowAksa, una joint venture che ha lo scopo di donare all'industria delle fibre di Carbonio il respiro globale necessario alle produzioni di grande serie. Ci sono quindi indizi che i compositi di Carbonio potrebbero diventare presto “democratici”, a tutto vantaggio dei nostri portafogli!