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Il ruolo di CETMA nel riciclo dei materiali Compositi –
applicazioni della fibra da pirolisi
Alessandra Passaro
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3
N E X T G E N E R A T I O N C O M P O S I T E M A T E R I A L S1 2
Advanced Materials & Processes Consulting Department
New Technlogies & Design Department
Organizzazione di Ricerca e Tecnologia (RTO), privata, no-profit, fondato nel 1994 da ENEA
Uno tra i più grandi centri di ricerca italiani non
collegato direttamente ad una grande impresa 64 risorse
Know-how e competenze Progetti di ricerca
indipendente Attività di consulenza
per i nostri clienti
✓H2020
✓Clean Sky
✓Progetti nazionali/
regionali
Cosa è CETMA
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4
N E X T G E N E R A T I O N C O M P O S I T E M A T E R I A L S15 Ingegneri dei Materiali 1 Ingegnere aeronautico 3 Ingegneri Meccanici 1 Ingegnere Civile
1 Ingegnere Chimico 1 Chimico
1 Laureato in scienza dei materiali 1 Architetto
4 Tecnici specializzati
28 risorse
Advanced Materials & Processes Consulting Department
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5
N E X T G E N E R A T I O N C O M P O S I T E M A T E R I A L SAree di competenza
• Progettazione e ottimizzazione di materiali e componenti
• Studio / ottimizzazione di processi di trasformazione
• Caratterizzazione fisica, chimica e meccanica
• NDI e Structural Health Monitoring
• Sviluppo di processi di riciclo
• Modellazione e simulazione mediante strumenti CAE
✓ Compositi
✓ Polimeri
Advanced Materials & Processes Consulting Department
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Aspetti logistici / normativi
Sviluppo del processo di
riciclo
Sviluppo processo di produzione con compositi
da riciclo
Progettazione con il materiale
riciclato
Individuazione di possibili applicazioni
Sviluppo semilavorati
(prepreg,
architetture tessili, compound, …)
Testing e qualifica di materiali e
componenti Individuazione/
selezione/analisi della tipologia di
scarto
Networking tra le aziende
Costruzione della filiera per il riciclo di materiali compositi
Ruolo di
CETMA
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Esperienze
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Riutilizzo di scarti di prepreg in fibra di carbonio:
Progetto LIFE+ CIRCE
✓ Ottimizzazione di disposizione/dimensioni dei chips di prepreg
✓ Analisi delle prestazione del materiale composito
Random [0/45/-45/90]
Approccio numerico/
sperimentale
Stampaggio a
compressione
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Riutilizzo di scarti di prepreg in fibra di carbonio:
Progetto LIFE+ CIRCE
✓ Sviluppo di un prototipo di puntale di scarpe antifortunistiche
✓ Modellazione e simulazione dei test di validazione del puntale
Finite element model of
UNI test Testing machine
configuration
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Processo di riutilizzo di scarti di prepreg in fibra di carbonio / vetro: chiusura della filiera
Elevate potenzialità
di riciclo Barriere tipiche della costruzione di una nuova filiera per semilavorati
con caratteristiche non note
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1. Stampaggio a iniezione con rPP e rPA – auto
2. Stampaggio a compressione di prepreg con resina epossidica – auto / aeronautica
3. RTM con resina epossidica - auto / aeronautica
4. Stampaggio a compressione con PPS - aeronautica
Attività su fibra di carbonio da pirolisi
5. Infusione liquida con resina (bio)epossidica, poliestere – nautica
Progetto REVALUE
Consulenza DEMA Progetto interno con
ELG
Progetto interno con ELG
Consulenza Azimut Benetti
• Sviluppo di formulazione e procedura di sizing Consulenza ELG
Progetto REVALUE
W W W . I - L A B S . I T / N E X T - G E N E R A T I O N - C O M P O S I T E - M A T E R I A L S 14,1
23,9 26,7
33,3
38,4
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
rPP rPP+10%U-RCF rPP+10%S-RCFrPP+30%U-RCFrpp+30%S-RCF
Tensile Strenght[Mpa]
rPP + RCFs
0%
FIBRA
70,4
93,8
116,1
146,3
199
0 50 100 150 200 250
rPA6 rPA6+10%U-RCF rPA6+10%S-RCF rPA6+30%U-RCF rPA6+30%S-RCF
Tensile Strenght(Mpa)
rPA6 + RCFs
+15%
1182
3023
4273
7430
9482
0 2000 4000 6000 8000 10000
rPP rPP+10%U-RCF rPP+10%S-RCF rPP+30%U-RCF rpp+30%S-RCF
Tensile Moulus (MPa)
rPP + RCFs
2850
4498 4937
8815
11150
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
rPA6 rPA6+10%U-RCF rPA6+10%S-RCF rPA6+30%U-RCF rPA6+30%S-RCF
Tensile Moulus (MPa)
rPA6 + RCFs
10%
FIBRA
10%
FIBRA
30%
FIBRA
30%
FIBRA
sizing sizing
+27%
10%
FIBRA
10%
FIBRA
30%
FIBRA
30%
FIBRA sizing
sizing 0%
FIBRA
Str eng th [MP a] Modu lus [MP a]
+36%
Str eng th [MP a] Modu lus [MP a]
10%
FIBRA
10%
FIBRA
30%
FIBRA
30%
FIBRA
sizing sizing
0%
FIBRA
+26%
10%
FIBRA
10%
FIBRA
30%
FIBRA
30%
FIBRA sizing
sizing
0%
FIBRA
• Sviluppo di formulazione e procedura di sizing Consulenza ELG
Progetto REVALUE
1. Stampaggio a iniezione con rPP e rPA – auto
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✓ Bocchetta carburante
Riduzione di peso: 20%
PP+30% w fibra vetro
rPP+10% w fibra carbonio da riciclo
✓ Paratia sotto-parabrezza
PP+40% w fibra vetro
rPP+10% w fibra carbonio da riciclo
Riduzione di peso: 30%
Riduzione di costo: 30%
• Sviluppo di formulazione e procedura di sizing Consulenza ELG
Progetto REVALUE
1. Stampaggio a iniezione con rPP e rPA – auto
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TENSILE PROPERTIES UNSIZED SIZED Average Average
10 bar
0° s break [Mpa] 158 180
E [Gpa] 17 17
90° s break [Mpa] 260 302
E [Gpa] 25 29
50 bar
0° s break [Mpa] 185 201
E [Gpa] 21 22
90° s break [Mpa] 290 359
E [Gpa] 31 37
Prototipo di cofano per auto
+14%
+16%
+16%
+24%
+19%
• Sviluppo di formulazione e procedura di sizing
2. Stampaggio a compressione di prepreg con resina epossidica – auto / aeronautica
Progetto interno con
ELG
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Low bulk density
Laminate demoulding 50 cm
0,2% di vuoti 27%v di fibra
3. RTM con resina epossidica - auto / aeronautica Progetto interno con ELG
• Sviluppo di formulazione e procedura di sizing
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5. Infusione liquida con resina (bio)epossidica, poliestere – nautica
Consulenza Azimut Benetti
Debonding Matrix failure
Porzione di
coperta Plancetta
Celino
anteriore
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Pirolisi con recupero di fibra di carbonio:
chiusura della filiera
Processo di pirolisi
industrializzato Barriere tipiche della costruzione di una nuova filiera per materie prime seconde con caratteristiche non note Investimenti in attrezzature per la
produzione dei semilavorati
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