Nell’ambito dei bandi competitivi PRIN – Progetti di Rilevante Interesse Nazionale, il MIUR ha approvato il progetto “Cold Spray of Metal-to-Composite” (COSMEC), che ha ottenuto il punteggio più alto nella linea di ricerca “giovani”, settore PE8. Il progetto vede coinvolte l’Università degli Studi di Salerno (capofila), l’Università di Napoli Federico II e il Politecnico di Milano - Dipartimento di Meccanica.

Il progetto si focalizza sull’applicazione del Cold Spray (CS), una tecnologia innovativa alla base dell’iniziativa Industria 4.0, che permette di ricoprire superfici con layer metallici ottenuti dall’impatto di polveri accelerate verso la superficie target. Le applicazioni del CS presenti in letteratura si riferiscono principalmente a rivestimenti metallici (Metal-to-Metal). La particolarità del progetto COSMEC è legata all’applicazione del CS a materiali compositi (Metal-to-Composite), sia a matrice termoplastica che termoindurente.

Il progetto COSMEC si propone, attraverso un approccio progettaule fortemente innovativo, di rivestire i materiali compositi con layer metallici al fine aggiungere funzionalità al substrato polimerico. In particolare si prevede di investigare sulla selezione dei parametri del processo CS e sul tipo di rivestimento adatto per la specifica applicazione.

Le applicazioni di questi materiali multi-funzionali sono potenzialmente molto estese, poiché i materiali compositi possiedono di base l’intrinseca caratteristica strutturale di alto rapporto resistenza/peso. Attraverso il CS si possono aggiungere capacità funzionali al composito: rendendoli elettricamente conduttori, sarà possibile un uso nell’ambito del monitoraggio dell’integrità strutturale; sarà possibile ottimizzarli per problemi di impatto, di contatto ciclico e di usura; inoltre, il layer deposto potrà agire da barriera contro agenti ambientali come solventi, alte temperature e radiazioni UV.

All’interno del progetto sono previste una serie di prove di ricopertura di compositi a fibra lunga per la selezione di parametri ottimali per il CS, considerando un mix di polveri metalliche e non metalliche, in modo da ottenere una ricopertura sufficientemente compatta e con adeguate proprietà meccaniche.

L’unità di ricerca del Dipartimento di Meccanica si occuperà della caratterizzazione, analizzando l’uniformità delle proprietà meccaniche del layer deposto, controllando le tensioni residue, analizzando eventuali danneggiamenti indotti nella fase di deposizione, ed effettuando prove di adesione, coesione e impatto. Inoltre, sono previste prove sperimentali statiche e di fatica con monitoraggio termografico a infrarossi per l’analisi dell’evoluzione dei danneggiamenti. In parallelo alle attività sperimentali è previsto lo sviluppo di modelli numerici con metodo degli elementi finiti per lo studio del comportamento meccanico e l’integrità del layer, e per ottimizzare questo strato funzionalizzato in casi di applicazioni che richiedono alti livelli di performance meccanica.

Il docente di riferimento dell’unità di ricerca DMecc è la prof.ssa Chiara Colombo, che si occuperà dell’identificazione, monitoraggio e quantificazione del danneggiamento nei materiali compositi a fibra lunga, attraverso prove sperimentali con tecnica termografica e modelli numerici di analisi progressiva del degrado del materiale.