Nuovi materiali compositi intelligenti monitorano la salute delle strutture
È stato ufficialmente avviato WISH (Wireless In-Situ Stress Monitoring for Space Applications), un progetto innovativo finanziato dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA). L’iniziativa coinvolge il Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano, con il gruppo coordinato dal Prof. Riccardo Casati, BCMaterials (Basque Center for Materials, Applications and Nanostructures) di Bilbao e l’Università di Twente, con l’obiettivo di sviluppare un sistema wireless e in tempo reale per il monitoraggio strutturale (Structural Health Monitoring, SHM) di componenti spaziali in alluminio.
Il progetto propone un approccio innovativo per monitorare l’integrità dei materiali in strutture spaziali realizzate in leghe di alluminio, uno dei materiali più utilizzati in ambito aerospaziale grazie alla combinazione di leggerezza e alta resistenza. Le tecniche tradizionali di misurazione delle tensioni interne, come estensimetri o fibre ottiche integrate, forniscono dati localizzati e richiedono connessioni elettriche o ottiche, risultando poco adatte per l’ambiente spaziale.
WISH mira a superare queste limitazioni sfruttando materiali magnetoelastici (ME), in particolare leghe a memoria di forma magnetiche (MSMA), integrate tramite tecniche avanzate di manifattura additiva (AM). Questa combinazione permetterà un monitoraggio wireless, in-situ e in tempo reale delle tensioni, aprendo la strada a un nuovo paradigma nella valutazione dell’integrità strutturale dei satelliti e dei veicoli spaziali.
Il progetto prevede lo sviluppo di nuove polveri ottimizzate per la manifattura additiva, contenenti materiali ME con superfici modificate per evitare interazioni indesiderate tra l’alluminio fuso e le particelle magnetoelastiche durante la stampa. Le particelle ME saranno integrate nei processi di AM per posizionare materiali attivi nelle aree critiche, permettendo la realizzazione di componenti complessi e leggeri con capacità di auto-monitoraggio wireless. Le leghe MSMA saranno impiegate per monitorare le tensioni interne, sfruttando le variazioni delle proprietà magnetiche indotte dalla deformazione meccanica per fornire dati continui e accurati in tempo reale.
Combinando scienza dei materiali, innovazione nella manifattura e sensoristica wireless, il progetto WISH mira a sviluppare una nuova generazione di sistemi SHM, in grado di aumentare la sicurezza, ridurre i costi di manutenzione e prolungare la vita operativa dei sistemi spaziali.
Foto da ESA - P. Carril