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IT202000012619A1 - Struttura alare basata su elementi metallici conformati e relativo metodo di realizzazione - Google Patents

Struttura alare basata su elementi metallici conformati e relativo metodo di realizzazione Download PDF

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IT202000012619A1
IT202000012619A1 IT102020000012619A IT202000012619A IT202000012619A1 IT 202000012619 A1 IT202000012619 A1 IT 202000012619A1 IT 102020000012619 A IT102020000012619 A IT 102020000012619A IT 202000012619 A IT202000012619 A IT 202000012619A IT 202000012619 A1 IT202000012619 A1 IT 202000012619A1
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matrix
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Pasquale Giorgio De
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Torino Politecnico
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Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:
?STRUTTURA ALARE BASATA SU ELEMENTI METALLICI CONFORMATI E RELATIVO METODO DI REALIZZAZIONE?
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda una struttura alare comprendente un rivestimento in materiale composito ed elementi metallici opportunamente conformati a contatto con il rivestimento, in accordo con il preambolo della rivendicazione 1. In particolare, viene illustrata una struttura alare ed un metodo per realizzare tale struttura. La struttura alare, oggetto della presente invenzione, ? utilizzabile per realizzare strutture di volo per velivoli, come ad esempio ali, alettoni, flaps, stabilizzatori, timoni o parti di essi oppure strutture aventi profili aerodinamici come ad esempio pale eoliche oppure spoiler o alettoni di veicoli, come ad esempio veicoli da competizione.
Le strutture alari, note allo stato della tecnica, sono strutture a guscio irrigidite da elementi in grado di resistere ad opportuni carichi di flessione, di torsione e di compressione senza danneggiarsi. Gli elementi fondamentali delle strutture alari sono i longheroni, i correnti, le centine ed il rivestimento operativamente connessi tra loro. I longheroni sono strutture portanti, come ad esempio travi a mensola, ancorati alla fusoliera di un velivolo. I correnti sono strutture a supporto della struttura alare e possono essere ad esempio solette o elementi tubolari ancorati ai longheroni; le centine sono elementi che determinano il profilo alare e sono ancorate ai longheroni e/o ai correnti. Infine, il rivestimento ricopre la struttura alare in modo da creare una barriera tra il fluido che scorre sul dorso o sul ventre della struttura alare. Il rivestimento trasmette le forze aerodinamiche alle centine che a loro volta trasmettono tali forze aerodinamiche ai longheroni ed ai correnti. Tipicamente gli elementi interni alla struttura alare come longheroni, correnti e centine, sono ottenuti con tecniche di stampaggio/tranciatura oppure con tecniche di estrusione di materiale metallico o leghe metalliche, come ad esempio acciai speciali ad alta resistenza, alluminio e cos? via. Il rivestimento ? ottenuto utilizzando strutture a nido d?ape, materiali compositi, lamiere metalliche come ad esempio lamiere in alluminio o leghe di alluminio-rame, alluminiozinco e similari, aventi da pochi decimi di millimetro fino a qualche millimetro di spessore.
Attualmente il rivestimento viene ancorato agli elementi interni della struttura alare, come ad esempio i longheroni e/o le centine, per mezzo di rivetti, di inserti filettati e/o per mezzo di adesivi di varia natura, a singolo o doppio componente. Le tecniche di ancoraggio del rivestimento, attualmente note, presentano una serie di inconvenienti qui di seguito illustrati.
Un primo inconveniente ? dovuto alle difficolt? di una appropriata foratura e/o filettatura degli elementi interni alla struttura alare e del rivestimento.
Un secondo inconveniente deriva dal fatto che i rivetti e/o gli inserti filettati possono dare luogo a danneggiamenti localizzati del rivestimento in seguito a sollecitazioni meccaniche subite dalla struttura alare durante il suo esercizio.
Un ulteriore inconveniente delle tecniche note ? dovuto alle limitate propriet? meccaniche di adesione degli adesivi che di conseguenza comportano limitate propriet? meccaniche, come ad esempio elasticit? e resistenza alle sollecitazioni delle porzioni di rivestimento incollate.
Un?altra problematica ? dovuta alla differente dilatazione termica fra i rivetti e/o gli inserti filettati e/o degli adesivi con il materiale che costituisce il rivestimento che, in caso di riscaldamento, sono in grado di provocare insorgenza di tensioni residue delle porzioni di rivestimento rivettate e/o incollate e quindi di produrre il cedimento del rivetto o dell?inserto filettato o dell'adesivo.
Un?ulteriore problematica ? dovuta all?invecchiamento dell?adesivo in seguito all?usura meccanica dello stesso, rendendo le porzioni di rivestimento incollate meno durevoli e meno affidabili.
Un ulteriore inconveniente ? legato al tempo di installazione dei rivetti e/o degli inserti filettati, che talvolta ? accresciuto dal difficile accesso ed alla difficile raggiungibilit? delle aree oggetto di giunzione.
Una ulteriore problematica ? legata al peso addizionale apportato dai rivetti e/o dagli inserti filettati alla struttura alare, che ? significativo per velivoli di medie e grandi dimensioni.
Scopo della presente invenzione ? pertanto quello di risolvere questi ed altri problemi dell?arte nota, in particolare di indicare una struttura alare composta da un rivestimento in materiale composito a fibra lunga ancorato agli elementi metallici della struttura alare senza utilizzare rivetti, inserti filettati e/o adesivi.
Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di indicare una struttura alare con un ancoraggio del rivestimento in materiale composito agli elementi metallici della struttura alare con elevata resistenza alle sollecitazioni meccaniche dovute, ad esempio, alla presenza di carichi statici e ciclici.
Un altro scopo della presente invenzione ? quello di indicare una struttura alare con un ancoraggio del rivestimento in materiale composito agli elementi metallici della struttura alare in grado di distribuire eventuali tensioni residue di dilatazione termica in modo molto pi? efficiente.
Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di indicare una struttura alare con un ancoraggio del rivestimento in materiale composito agli elementi metallici della struttura alare di elevata affidabilit?.
Un altro scopo della presente invenzione ? quello di indicare un metodo per la realizzazione di una struttura alare che ne semplifichi e ne renda pi? rapida ed efficiente la produzione, eliminando le fasi del processo produttivo relative alle operazioni di rivettatura/filettatura e/o incollaggio del rivestimento in materiale composito agli elementi metallici della struttura alare stessa.
Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di indicare una struttura alare con un ancoraggio del rivestimento in materiale composito agli elementi metallici della struttura alare di maggiore leggerezza.
L?invenzione descritta consiste in una struttura alare comprendente un rivestimento in materiale composito a fibra lunga ed elementi metallici opportunamente conformati, mediante processi di fabbricazione additiva, atti ad essere ancorati con il rivestimento. In particolare, il rivestimento in materiale composito a fibra lunga e gli elementi metallici sono connessi a livello della loro struttura interna mediante una opportuna geometria della superficie metallica, realizzabile attraverso processi di manifattura additiva, come ad esempio da microfusione di letto di polvere. La presente invenzione consente di ottenere una struttura alare con un ancoraggio del rivestimento in materiale composito agli elementi metallici della struttura alare, ad elevata resistenza meccanica e prolungata affidabilit?.
Una tecnica per la realizzazione di materiali compositi, che non impiega adesivi, viene discussa ad esempio nel documento ?A HYBRID METAL-TO-COMPOSITE JOINT FABRICATED THROUGH ADDITIVE MANUFACTURING PROCESSES?
Tale documento illustra l?applicazione della tecnologia additiva per la microfusione di metallo, come titanio, su un substrato di fibre di carbonio, in modo da ottenere un materiale composito. La soluzione tecnica proposta da detto documento non descrive l?ancoraggio fra materiali compositi a fibra lunga e materiali metallici, in quanto tipicamente i processi additivi da microfusione di polveri hanno specifiche di processo molto stringenti che non consentono il loro abbinamento con altre tecnologie, come ad esempio quella dei materiali compositi. Pertanto, in genere, risulta essere molto difficoltoso realizzare giunzioni fra materiali compositi e metalli senza l'impiego di adesivi.
Ulteriori caratteristiche vantaggiose della presente invenzione sono oggetto delle unite rivendicazioni che formano parte integrante della presente descrizione.
L?invenzione verr? di seguito descritta dettagliatamente attraverso esempi di realizzazione non limitanti con particolare riferimento alle figure allegate, in cui:
- la Figura 1 rappresenta schematicamente una struttura alare comprendente un rivestimento in materiale composito a fibra lunga ed elementi metallici, secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;
- la Figura 2 esemplifica schematicamente elementi metallici della struttura alare di Figura 1, in accordo alla prima forma di realizzazione dell?invenzione;
- la Figura 3 esemplifica schematicamente elementi metallici della struttura alare di Figura 1, in accordo ad una seconda forma di realizzazione dell?invenzione;
- la Figura 4 rappresenta un diagramma di flusso esemplificativo di un metodo per la produzione della struttura alare in rifermento alle precedenti figure.
La Figura 1 rappresenta schematicamente una struttura alare 200 comprendente un rivestimento 210 di materiale composito a matrice polimerica comprendente una pluralit? di fibre lunghe ed uno o pi? elementi metallici 220 comprendenti almeno una superficie di interfaccia 225 (visibile in Figura 2) a contatto con il rivestimento 210, secondo una prima forma di realizzazione dell?invenzione.
Un materiale composito ? caratterizzato dalla presenza di almeno due costituenti (o fasi), ovvero una fase continua (o matrice) ed una fase dispersa (rinforzo o apporto). In genere, la matrice ? costituita da un materiale continuo ed omogeneo, che ha la funzione di racchiudere il rinforzo, in modo da garantire la coesione del materiale composito e di garantire che le particelle, o le fibre, di rinforzo presentino la giusta dispersione all'interno del composito e non si abbia segregazione. La matrice pu? essere ad esempio un composto a base polimerica (Nylon, resine epossidiche) oppure pu? essere un composto a base metallica (alluminio, titanio), a base di carbonio (grafitico o amorfo) o a base ceramica (allumina). Il rinforzo viene disperso attraverso varie tecniche all'interno della matrice ed ha il compito di assicurare rigidezza e resistenza meccanica del materiale composito, assumendo su di s? la maggior parte del carico esterno. Il rinforzo pu? essere realizzato da particelle, fibre o strutture laminari (pannelli, sandwich). I rinforzi con fibre possono essere a fibre lunghe o corte, le fibre possono essere costituite da vetro, carbonio (grafitico o amorfo), ceramiche (allumina) e fibre Aramidiche (Kevlar). Le fibre possono essere tra loro intrecciate in modo da realizzare una struttura bidimensionale pi? o meno estesa all?interno della matrice, come ad esempio un tessuto realizzato con fibre di carbonio. Nella presente forma di realizzazione dell?invenzione, il rivestimento 210 comprende un materiale composito a matrice polimerica a fibre lunghe, come ad esempio il CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer).
In accordo alla prima forma di realizzazione dell?invenzione, e con riferimento anche alla Figura 2, la struttura alare 200 comprende uno o pi? elementi ausiliari 230 operativamente connessi a detti elementi metallici 220. Ad esempio, gli elementi ausiliari 230 possono essere longheroni, correnti e centine, mentre gli elementi metallici 220 possono essere inserti metallici meccanicamente ancorati, ad esempio alle centine della struttura alare 200, mediate mezzi di fissaggio come viti, rivetti, fascette metalliche e cos? via.
Gli elementi metallici 220 comprendono almeno una superficie di interfaccia 225 a contatto con detto rivestimento 210. La presente invenzione si basa sulla conformazione degli elementi metallici 220 ed in particolare della superficie di interfaccia 225 a contatto con il materiale composito a fibra lunga che costituisce il rivestimento 210. Gli elementi metallici 220 e la superficie di interfaccia 225 sono realizzati mediante processi di fabbricazione additiva. Fra questi si cita in modo esemplificativo, e non esaustivo, la tecnologia a microfusione di polveri metalliche. I processi di microfusione di polveri si basano sulla concentrazione localizzata di una fonte di calore, come ad esempio LASER o a fasci di elettroni, in grado di produrre un cambio di stato del metallo con elevato grado di dettaglio dimensionale. La polvere metallica di partenza subisce un processo di fusione e successiva solidificazione secondo strati successivi e sovrapposti, fino all'ottenimento della geometria finale desiderata. Appositi impianti attualmente in commercio sono in grado di gestire l'intero processo a partire dall'approvvigionamento di polvere, alla movimentazione di tale polvere, alla regolazione dell'atmosfera controllata, alla regolazione della sorgente termica ed alla movimentazione degli elementi metallici 220 in corso di realizzazione. Le tecnologie di microfusione di polvere sono indirizzate a materiali metallici, tipicamente leghe di alluminio, titanio, acciai e leghe a base Nickel. La loro diffusione ? incrementata nell'ultimo decennio grazie allo sviluppo della filiera legata alla manifattura additiva comprendente sistemi di progettazione dedicati, come ad esempio software per l'ottimizzazione topologica e l'attrezzaggio dell?impianto, affinamento delle tecniche di produzione e controllo delle polveri, stabilizzazione dei processi e delle macchine dell?impianto, messa a punto dei trattamenti termici post-produzione e sensibilizzazione crescente degli utilizzatori finali alla nuova tecnologia. Fra i vantaggi principali associati a componenti ottenuti da microfusione di polveri vi ? la complessit? geometrica a fronte di ridotte o inesistenti complicazioni del processo di produzione degli elementi metallici 220. Questa caratteristica risponde ad esigenze di alleggerimento, controllo locale delle tensioni, controllo locale della refrigerazione forzata, aumento della versatilit? di stampi e prototipi. I processi menzionati si svolgono in presenza di atmosfera inerte comprendente ad esempio argon o altri gas, per prevenire l'ossidazione della polvere durante le fasi di microfusione. Il processo pu? avvenire in camere stagne con insufflazione di gas.
In accordo alla presente invenzione, almeno una porzione della superficie di interfaccia 225 comprende una pluralit? di protrusioni 250 atte a vincolare due o pi? fibre di detto rivestimento 210. In questo modo, due o pi? fibre di detto rivestimento 210 sono meccanicamente solidali alla pluralit? di protrusioni 250. Detta pluralit? di protrusioni 250 ? generata mediante un processo di accrescimento derivante da tecniche di fabbricazione additiva, come ad esempio la tecnologia a microfusione di polveri metalliche. Per tale processo di accrescimento, la polvere metallica di partenza subisce un processo di fusione e successiva solidificazione secondo strati successivi e sovrapposti, fino all'ottenimento della geometria finale desiderata della superficie di interfaccia 225.
Le protrusioni 255 di detta pluralit? di protrusioni 250, generate sulla superficie di interfaccia 225, sono atte a vincolare due o pi? fibre del rivestimento 210, ad esempio, due o pi? fibre possono essere intrecciate su ciascuna protrusione 255 e quindi le fibre risultano essere vincolate ad essa. Le dimensioni di ogni protrusione 255 sono atte ad ottenere un coefficiente di dilatazione termica della pluralit? di protrusioni 250 sostanzialmente equivalente ad un coefficiente di dilatazione termico delle fibre del rivestimento 210. Ad esempio, ogni protrusione 255 di detta pluralit? di protrusioni 250 pu? avere una forma cilindrica o di parallelepipedo dimensionate in modo tale da subire una dilatazione termica sostanzialmente equivalente, e quindi compatibile, con la dilatazione termica delle fibre del rivestimento 210. Ci? consente vantaggiosamente di prevenire deformazioni tra le protrusioni 255 e le fibre del rivestimento 210 che possono provocare un deterioramento dell?ancoraggio delle fibre sulle protrusioni 255. Le protrusioni 255 possono essere disposte su file tra loro parallele opportunamente distanziate, ad esempio in base alle dimensioni delle fibre del rivestimento 210. In una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione, ogni protrusione 255 della pluralit? di protrusioni 250 ? perpendicolare oppure obliqua alla superficie di interfaccia 225; ci? consente vantaggiosamente di vincolare in maniera pi? efficace le fibre del rivestimento 210 alla pluralit? di protrusioni 250.
In una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione, le protrusioni 255 della pluralit? di protrusioni 250 possono essere disposte secondo uno schema predefinito sulla superficie di interfaccia 225, fino a coprire totalmente o in parte la superficie stessa. Detto schema predefinito pu? essere determinato in base alle dimensioni delle fibre del rivestimento 210.
In una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione, la superficie di interfaccia 225 pu? comprendere mezzi sensori atti a misurare deformazioni meccaniche della superficie di interfaccia 225 stessa. Ci? consente vantaggiosamente di misurare eventuali deformazioni strutturali della superficie di interfaccia 225 e della pluralit? di protrusioni 250 che potrebbero compromettere l?ancoraggio delle fibre del rivestimento 210 alla pluralit? di protrusioni 250. I mezzi sensori possono comprendere almeno uno dei seguenti trasduttori: un trasduttore piezoelettrico, un trasduttore elettromagnetico, un trasduttore elettrico, un trasduttore ottico. In questo modo i mezzi sensori possono inviare, ad un sistema di controllo, opportuni segnali utili a monitorare l?integrit? della struttura alare 200.
Nella seconda forma di realizzazione dell?invenzione, con rifermento alla Figura 3, gli elementi ausiliari 230 possono essere ad esempio i longheroni mentre gli elementi metallici 230 possono essere le centine. In questa forma di realizzazione dell?invenzione, le centine possono essere generate direttamente mediante un processo di accrescimento derivante da tecniche di fabbricazione additiva, come ad esempio la tecnologia a microfusione di polveri metalliche. In questo modo una o pi? superfici di interfaccia 225 possono essere generate direttamente sulle centine. Questa soluzione pu? essere particolarmente vantaggiosa per la realizzazione di strutture alari 200 di piccole dimensioni. In questo modo ? possibile ottenere elementi metallici 220 con elevata complessit? geometrica (freeform) a fronte di ridotte o inesistenti complicazioni del processo produttivo. Questa caratteristica risponde a esigenze di alleggerimento, controllo locale delle tensioni, controllo locale della refrigerazione forzata e aumento della versatilit? dei prototipi.
Analogamente alla prima forma di realizzazione, almeno una porzione della superficie di interfaccia 225 comprende una pluralit? di protrusioni 250 atte a vincolare due o pi? fibre di detto rivestimento 210. In questo modo, due o pi? fibre di detto rivestimento 210 sono meccanicamente solidali alla pluralit? di protrusioni 250. Detta pluralit? di protrusioni 250 ? generata mediante un processo di accrescimento derivante da tecniche di fabbricazione additiva, come ad esempio la tecnologia a microfusione di polveri metalliche. Per tale processo di accrescimento, la polvere metallica di partenza subisce un processo di fusione e successiva solidificazione secondo strati successivi e sovrapposti, fino all'ottenimento della geometria finale desiderata della superficie di interfaccia 225.
Le protrusioni 255 di detta pluralit? di protrusioni 250, generate sulla superficie di interfaccia 225, sono atte a vincolare due o pi? fibre del rivestimento 210, ad esempio, due o pi? fibre possono essere intrecciate su ciascuna protrusione 255 e quindi le fibre risultano essere vincolate ad essa. Le dimensioni di ogni protrusione 255 sono atte ad ottenere un coefficiente di dilatazione termica della pluralit? di protrusioni 250 sostanzialmente equivalente ad un coefficiente di dilatazione termica delle fibre del rivestimento 210. Ad esempio, ogni protrusione 255 di detta pluralit? di protrusioni 250 pu? avere una forma cilindrica o di parallelepipedo dimensionate in modo tale da subire una dilatazione termica sostanzialmente equivalente, e quindi compatibile, con la dilatazione termica delle fibre del rivestimento 210. Ci? consente vantaggiosamente di prevenire deformazioni tra le protrusioni 255 e le fibre del rivestimento 210 che possono provocare un deterioramento dell?ancoraggio delle fibre sulle protrusioni 255. Le protrusioni 255 possono essere disposte su file tra loro parallele opportunamente distanziate, ad esempio in base alle dimensioni delle fibre del rivestimento 210. In una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione, ogni protrusione 255 della pluralit? di protrusioni 250 ? perpendicolare oppure obliqua alla superficie di interfaccia 225; ci? consente vantaggiosamente di vincolare in maniera pi? efficace le fibre del rivestimento 210 alla pluralit? di protrusioni 250.
In una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione, le protrusioni 255 della pluralit? di protrusioni 250 possono essere disposte secondo uno schema predefinito sulla superficie di interfaccia 225, fino a coprire totalmente o in parte la superficie stessa. Detto schema predefinito pu? essere determinato in base alle dimensioni delle fibre del rivestimento 210.
In una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione, la superficie di interfaccia 225 pu? comprendere mezzi sensori atti a misurare deformazioni meccaniche della superficie di interfaccia 225 stessa. Ci? consente vantaggiosamente di misurare eventuali deformazioni strutturali della superficie di interfaccia 225 e della pluralit? di protrusioni 250 che potrebbero compromettere l?ancoraggio delle fibre del rivestimento 210 alla pluralit? di protrusioni 250. I mezzi sensori possono comprendere almeno uno dei seguenti trasduttori: un trasduttore piezoelettrico, un trasduttore elettromagnetico, un trasduttore elettrico, un trasduttore ottico. In questo modo i mezzi sensori possono inviare, ad un sistema di controllo, opportuni segnali utili a monitorare l?integrit? della struttura alare 200.
Con riferimento alla Figura 4, viene descritto un metodo esemplificativo per la produzione della struttura alare 200 in accordo alla presente invenzione.
Al passo 310, viene realizzata una fase di inizializzazione, in cui si inizializza un impianto di produzione della struttura alare 200, ad esempio l?impianto viene rifornito con le polveri metalliche per la realizzazione di detta pluralit? di mezzi di ancoraggio. In questa fase, e nelle fasi successive, il volume in cui viene prodotta la struttura alare 200 ? riempito con una atmosfera inerte, comprendente ad esempio un gas come l?argon, in modo da preservare la superficie di interfaccia 225 e la pluralit? di protrusioni 250 da processi di ossidazione.
Al passo 320, viene realizzata una fase di accrescimento in cui uno o pi? elementi metallici 220 sono realizzati mediante un processo di accrescimento derivante da tecniche di fabbricazione additiva in cui una pluralit? di protrusioni 250 ? generata su almeno una porzione di detta superficie di interfaccia 225. La fase di accrescimento pu? essere realizzata ad esempio mediante una tecnologia a microfusione di polveri metalliche. Durante questa fase, le dimensioni di ogni protrusione 255 della pluralit? di protrusioni 250 sono determinate in modo da ottenere un coefficiente di dilatazione termica della pluralit? di protrusioni 250 sostanzialmente equivalente ad un coefficiente di dilatazione termica delle fibre del rivestimento 210. Ci? consente vantaggiosamente di prevenire deformazioni tra le protrusioni 255 e le fibre del rivestimento 210 che possono provocare un deterioramento dell?ancoraggio delle fibre sulle protrusioni 255. Durante questa fase, ogni protrusione 255 della pluralit? di protrusioni 250 pu? essere generata a forma cilindrica o di parallelepipedo, perpendicolarmente oppure obliquamente alla superficie di interfaccia 225; ci? consente vantaggiosamente di vincolare in maniera pi? efficace le fibre del rivestimento 210 alla pluralit? di protrusioni 250. Durante detta fase di accrescimento, le protrusioni 255 della pluralit? di protrusioni 250 possono essere disposte secondo uno schema predefinito sulla superficie di interfaccia 225, fino a coprire totalmente o in parte la superficie stessa. Detto schema predefinito pu? essere determinato in base alle dimensioni delle fibre del rivestimento 210.
Al passo 330, viene realizzata una fase di ancoraggio, in cui due o pi? fibre di detto rivestimento 210 vengono vincolate a detta pluralit? di protrusioni 250. Ad esempio, due o pi? fibre possono essere intrecciate su ciascuna protrusione 255 di detta pluralit? di protrusioni 250, risultando vincolate ad essa. Durante la fase di ancoraggio, due o pi? fibre del rivestimento 210 sono incluse in un primo strato di matrice del rivestimento 210 a formare un primo strato di fibre e matrice. In una forma di realizzazione dell?invenzione, al posto di fibre e matrice in forma separata ? possibile utilizzare appositi componenti, denominati preimpregnati, per realizzare un materiale composito, come ad esempio il materiale composito a fibra lunga del rivestimento 210. Durante detta fase di ancoraggio, almeno un ulteriore strato di fibre e matrice pu? essere depositato su detto primo strato di fibre e matrice, in modo da ottenere un assemblato comprendente il primo strato di fibre e matrice ed almeno un ulteriore strato di fibre e matrice; due o pi? fibre di detto almeno un ulteriore strato di fibre e matrice possono essere intrecciate alla pluralit? di protrusioni 250.
Al passo 340, viene realizzata una fase di indurimento in cui l?assemblato ? sottoposto ad un processo di indurimento della matrice del primo strato di fibre e matrice e di almeno un ulteriore strato di fibre e matrice, mediante processi di riscaldamento termico e/o di pressatura e cos? via.
Al passo 350, viene realizzata una fase di finalizzazione, in cui l?impianto di produzione della giunzione 200 raggiunge uno stato di riposo. Durante questa fase ? possibile effettuare un controllo di qualit? della giunzione 200 ottenuta attraverso i passi precedenti.
In un?altra forma di realizzazione dell?invenzione, pu? essere effettuata una fase di rivestimento precedente a detta fase di ancoraggio, in cui viene applicato un rivestimento protettivo agli elementi metallici 220 mediante processi di plasma vapour deposition (PVD) o chemical vapour deposition CVD (CVD) o sputtering o spray. Ci? consente vantaggiosamente di ridurre drasticamente eventuali fenomeni di ossidazione della superficie di interfaccia 225 e della pluralit? di protrusioni 250 che potrebbero compromettere l?ancoraggio delle fibre del rivestimento 210 alla pluralit? di protrusioni 250.
In una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione, pu? essere effettuata una fase di installazione precedente a detta fase di ancoraggio, in cui mezzi sensori sono applicati alla superficie di interfaccia 225 a misurare deformazioni meccaniche della superficie di interfaccia 225 stessa; i mezzi sensori possono comprendere almeno uno dei seguenti trasduttori: un trasduttore piezoelettrico, un trasduttore elettromagnetico, un trasduttore elettrico, un trasduttore ottico. Ci? consente vantaggiosamente di misurare eventuali deformazioni strutturali della superficie di interfaccia 225 e della pluralit? di protrusioni 250 che potrebbero compromettere l?ancoraggio delle fibre del rivestimento 210 alla pluralit? di protrusioni 250.
Dalla descrizione effettuata risultano dunque evidenti i vantaggi della presente invenzione.
Il metodo secondo la presente invenzione consente vantaggiosamente di realizzare una struttura alare composta da un rivestimento in materiale composito a fibra lunga ancorato agli elementi metallici della struttura alare. L?ancoraggio fra i materiali compositi a fibra lunga e materiali metallici, descritto nella presente invenzione, consente vantaggiosamente una modalit? di integrazione fra i materiali compositi a fibra lunga e gli elementi metallici di tipo strutturale della struttura alare, senza l?utilizzo di rivetti, inserti filettati e/o adesivi, rispetto alle soluzioni attualmente praticate.
La struttura alare, descritta nella presente invenzione, presenta vantaggiosamente una elevata resistenza alle sollecitazioni meccaniche attraverso l?interazione diretta fra le fibre del materiale composito del rivestimento e gli elementi di materiale metallico, mediante almeno una superficie di interfaccia a contatto tra loro. La superficie di interfaccia ? appositamente ingegnerizzata e pu? comprendere vantaggiosamente una pluralit? di protrusioni in cui una o pi? fibre del materiale composito del rivestimento sono vincolate.
La struttura alare, descritta nella presente invenzione, consente vantaggiosamente di distribuire eventuali tensioni residue di dilatazione termica in modo molto pi? efficiente, in quanto le fibre del materiale composito del rivestimento e le protrusioni degli elementi metallici realizzano un collegamento meccanico solido e inscindibile, di gran lunga pi? robusto e affidabile di un collegamento effettuato tramite adesivi e/o rivetti e/o inserti filettati.
Un altro vantaggio della struttura alare, descritta nella presente invenzione, ? la possibilit? di realizzare, mediante un processo a microfusione di polveri, gli elementi metallici aventi elevata complessit? geometrica (freeform) a fronte di ridotte o inesistenti complicazioni del processo produttivo. Ci? consente vantaggiosamente di risponde a esigenze di alleggerimento, controllo locale delle tensioni, controllo locale della refrigerazione forzata e aumento della versatilit? dei prototipi.
Naturalmente, fermo restando il principio dell?invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto ? stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall?ambito di protezione della presente invenzione definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (19)

RIVENDICAZIONI
1. Struttura alare (200) comprendente:
? un rivestimento (210) di materiale composito a matrice polimerica comprendente una pluralit? di fibre lunghe;
? uno o pi? elementi metallici (220) comprendenti almeno una superficie di interfaccia (225) a contatto con detto rivestimento (210),
detta struttura alare (200) essendo caratterizzata dal fatto che almeno una porzione della superficie di interfaccia (225) comprende una pluralit? di protrusioni (250) atte a vincolare due o pi? fibre di detto rivestimento (210).
2. Struttura alare (200) secondo la rivendicazione 1, in cui dette due o pi? fibre di detto rivestimento (210) sono meccanicamente solidali a detta pluralit? di protrusioni (250).
3. Struttura alare (200) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui le dimensioni di ogni protrusione (255) di detta pluralit? di protrusioni (250) sono atte ad ottenere un coefficiente di dilatazione termica di detta pluralit? di protrusioni (250) sostanzialmente equivalente ad un coefficiente di dilatazione termico delle fibre di detta pluralit? di fibre lunghe.
4. Struttura alare (200) secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui ogni protrusione (255) di detta pluralit? di protrusioni (250) presenta una forma cilindrica o di parallelepipedo.
5. Struttura alare (200) secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui ogni protrusione (255) di detta pluralit? di protrusioni (250) ? perpendicolare oppure obliqua a detta superficie di interfaccia (225).
6. Struttura alare (200) secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui detta superficie di interfaccia (225) comprende mezzi sensori atti a misurare deformazioni meccaniche della superficie di interfaccia (225) stessa, detti mezzi sensori comprendenti almeno uno dei seguenti trasduttori: un trasduttore piezoelettrico, un trasduttore elettromagnetico, un trasduttore elettrico, un trasduttore ottico.
7. Struttura alare (200) secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 6, comprendente uno o pi? elementi ausiliari (230) operativamente connessi a detti uno o pi? elementi metallici (220).
8. Struttura alare (200) secondo la rivendicazione 7, in cui detti elementi ausiliari (230) comprendono centine e/o longheroni ed in cui detti elementi metallici (220) comprendono inserti metallici.
9. Struttura alare (200) secondo la rivendicazione 7, in cui detti elementi ausiliari (230) comprendono longheroni ed in cui detti elementi metallici (230) comprendono centine.
10. Metodo per la produzione di una struttura alare (200) comprendente:
? un rivestimento (210) di materiale composito a matrice polimerica comprendente una pluralit? di fibre lunghe;
? uno o pi? elementi metallici (220) comprendenti almeno una superficie di interfaccia (225) a contatto con detto rivestimento (210),
detto metodo comprendendo:
? una fase di accrescimento, in cui detti uno o pi? elementi metallici (220) sono realizzati mediante un processo di accrescimento derivante da tecniche di fabbricazione additiva in cui una pluralit? di protrusioni (250) ? generata su almeno una porzione di detta superficie di interfaccia (225);
? una fase di ancoraggio, in cui due o pi? fibre di detto rivestimento (210) vengono vincolate a detta pluralit? di protrusioni (250).
11. Metodo secondo la rivendicazione 10, in cui detta fase di accrescimento ? realizzata mediante una tecnologia a microfusione di polveri metalliche.
12. Metodo secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui durante detta fase di accrescimento, le dimensioni di ogni protrusione (255) di detta pluralit? di protrusioni (250) sono determinate in modo da ottenere un coefficiente di dilatazione termica di detta pluralit? di protrusioni (250) sostanzialmente equivalente ad un coefficiente di dilatazione termico delle fibre di detta pluralit? di fibre lunghe.
13. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni da 10 a 12, in cui durante detta fase di accrescimento, ogni protrusione (255) di detta pluralit? di protrusioni (250) ? generata a forma cilindrica o di parallelepipedo.
14. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni da 10 a 13, in cui durante detta fase di accrescimento, ogni protrusione (255) di detta pluralit? di protrusioni (250) ? generata perpendicolarmente oppure obliquamente a detta superficie di interfaccia (225).
15. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni da 10 a 14, in cui durante detta fase di ancoraggio, due o pi? fibre di detto rivestimento (210) sono incluse in un primo strato di matrice di detto rivestimento (210) a formare un primo strato di fibre e matrice.
16. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui durante detta fase di ancoraggio, almeno un ulteriore strato di fibre e matrice viene depositato su detto primo strato di fibre e matrice, in modo da ottenere un assemblato comprendente detto primo strato di fibre e matrice ed almeno un ulteriore strato di fibre e matrice, essendo due o pi? fibre di detto almeno un ulteriore strato di fibre e matrice intrecciate alla pluralit? di protrusioni (250).
17. Metodo secondo la rivendicazione 16, comprendente una fase di indurimento in cui detto assemblato ? sottoposto ad un processo di indurimento della matrice di detto primo strato di fibre e matrice e di detto almeno un ulteriore strato di fibre e matrice, mediante processi di riscaldamento termico e/o di pressatura.
18. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni da 10 a 17, comprendente una fase di rivestimento precedente a detta fase di ancoraggio, in cui viene applicato un rivestimento protettivo a detti elementi metallici (220) mediante processi di plasma vapour deposition, PVD, o chemical vapour deposition, CVD, o sputtering o spray.
19. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni da 10 a 18, comprendente una fase di installazione precedente a detta fase di ancoraggio, in cui mezzi sensori sono applicati a detta superficie di interfaccia (225) a misurare deformazioni meccaniche della superficie di interfaccia (225) stessa, detti mezzi sensori comprendenti almeno uno dei seguenti trasduttori: un trasduttore piezoelettrico, un trasduttore elettromagnetico, un trasduttore elettrico, un trasduttore ottico.
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