La caratterizzazione meccanica consente di definire i limiti di impiego di un materiale in un dato ambito applicativo, individuandone le proprietà meccaniche specifiche. Tale attività è svolta come parte integrante della messa a punto di nuovi processi e materiali, e come attività di servizio per l’industria. Le competenze acquisite e la dotazione strumentale dei laboratori ENEA di Faenza, permettono di effettuare prove, anche ad alta temperatura, su materiali e su componenti, simulando le condizioni di esercizio o quelle di incidente. I materiali oggetto di studio sono: ceramici monolitici e compositi, compositi a matrice polimerica, metalli e materiali da costruzione. Le attività svolte comprendono: prove standard quasi-statiche e dinamiche, elaborazione dati ed analisi statistica dei risultati. E’ inoltre possibile effettuare la progettazione e la messa a punto di prove meccaniche fuori standard, supportate da calcoli agli elementi finiti ed analisi di affidabilità.
Forno per prove meccaniche ad alta temperatura (fino a 1500°C)
I laboratori ENEA di Faenza forniscono consulenza e servizi avanzati alle imprese nell’ambito della caratterizzazione meccanica dei materiali e della qualifica di componenti. I test vengono effettuati sia a temperatura ambiente che ad alta temperatura (fino a 1500 °C), in modalità quasi statica (trazione, compressione, flessione, creep, etc.) o dinamica (fatica). Vengono effettuate prove su campioni strumentati, elaborazione dati ed analisi statistica dei risultati, in accordo con gli standard di comune utilizzo. I risultati della caratterizzazione meccanica, permettono di individuare le proprietà meccaniche di un materiale o di un componente, necessarie alla validazione della possibile applicazione ed alla verifica del processo di realizzazione. Sulla base di specifiche esigenze delle aziende, è possibile progettare e mettere a punto prove meccaniche anche fuori standard, supportate da calcolo agli elementi finiti ed analisi di affidabilità. L’ampia dotazione strumentale dei laboratori ENEA di Faenza e le competenze maturate negli anni dal personale, consentono di partecipare attivamente allo sviluppo di nuovi standard di caratterizzazione di materiali e di qualifica di componenti.
La caratterizzazione meccanica permette di individuare le proprietà meccaniche e le leggi costitutive di un materiale anche ad alta temperatura. Lo studio del comportamento meccanico di nuovi materiali, la qualifica sperimentale di nuovi componenti strutturali e la validazione di modelli numerici, permettono di mettere a punto nuovi processi produttivi. Inoltre consentono di progettare e realizzare correttamente strutture e componenti, e successivamente di qualificarle, sia in condizioni standard che simulanti l’esercizio, verificandone sperimentalmente il comportamento meccanico.
La caratterizzazione meccanica viene condotta per ceramici monoliti, compositi fibrorinforzati (matrice ceramica o polimerica), metalli e materiali da costruzione. Le prove meccaniche condotte sia a temperatura ambiente che ad alta temperatura sono: trazione, compressione, flessione, tenacità, creep, fatica, torsione e pressurizzazione.
La qualifica di componenti e prototipi, mirata all’industrializzazione del prodotto, viene svolta mediante prove di resistenza (quasi statiche e/o dinamiche), anche ad alta temperatura, simulando le condizioni di esercizio o di incidente (rottura).
Prova di trazione ad alta temperatura su campione metallico, strumentato con estensometro per la misura delle deformazioni
Prova anti-intrusione per Formula 1 (Side Intrusion Test)
Il Side Intrusion Test è una prova di qualifica che viene eseguita su un pannello composito, in accordo con gli standard FIA (Fédération Internationale de l’Automobile) per le competizioni di Formula 1, 3 e 4. Si simula l’intrusione laterale, all’interno del posto di guida di una vettura, da parte del musetto di una seconda vettura. Il pannello oggetto della prova è un sistema composito, costituito in genere da un core interno di alluminio a nido d’ape, ricoperto su entrambi i lati da lamine di prepreg rinforzati con fibre lunghe di carbonio, vetro, kevlar, zylon, etc. Il pannello viene omologato se non presenta rotture anomale e se sono soddisfatti i requisiti imposti dagli standard FIA, in termini di carico massimo raggiunto ed energia assorbita nei primi 100 mm di intrusione del semicono. Il Side Intrusion Test viene svolto, da ENEA Faenza, da diversi anni, per conto delle principali case costruttrici di autovetture da corsa italiane. Ciò permette di mantenere una stretta collaborazione con le aziende del settore, continuamente in evoluzione e alla ricerca di nuovi materiali sempre più performanti, aprendo la possibilità per attività di ricerca congiunte. Inoltre fornire servizi avanzati all’industria italiana, mettendo a disposizione le competenze specifiche del personale e le dotazioni strumentali, è uno dei compiti istituzionali dell’ENEA.
Scuderia Toro Rosso, Ferrari, Dallara Automobili, HP Composites, Ycom, ARS-Tech.
Il numero di Intrusion Test effettuato nei laboratori ENEA Faenza è aumentato considerevolmente negli ultimi anni. La collaborazione avuta con le aziende del settore ha portato ad una diversificazione dei servizi a loro forniti e ad un aumento delle richieste di servizi ad alto contenuto tecnologico da parte di nuove aziende.
Side Intrusion Test eseguito secondo gli standard FIA: penetrazione del cono intrusore a fine prova.