Punti chiave
- Razzo Orion quasi interamente in materiale composito, con nuove sfide sugli incollaggi tra materiali diversi.
- Gli incollaggi diventano elemento strutturale fondamentale, trasmettendo carichi e momenti durante il volo.
- Controllo dello spessore e concentricità senza dime, grazie agli spacer integrati della colla epossidica.
- La colla epossidica Araldite® 4858 garantisce resistenza meccanica e trasmissione dei carichi, anche in condizioni operative critiche.
- Applicazioni dei materiali compositi su tank e fincan, dove adesione e processo determinano le prestazioni del sistema.
Skyward Experimental Rocketry è un’associazione del Politecnico di Milano che sviluppa razzi sonda per competizioni internazionali come EUROC. All’interno di questo contesto, il progetto del razzo Orion ha introdotto un’evoluzione significativa nella progettazione strutturale.
In qualità di partner, Mascherpa ha supportato il team nella scelta di materiali e soluzioni per applicazioni critiche, tra cui incollaggi strutturali e componenti in materiale composito, contribuendo allo sviluppo di un razzo quasi interamente realizzato con queste tecnologie.
Indice
- Un razzo costruito quasi interamente con materiali compositi
- Perché gli incollaggi sono un elemento strutturale critico
- La scelta dell’adesivo per il razzo Orion: Araldite® 4858
- Applicazioni dell’adesivo Araldite® su tank in filament winding
- Fincan in materiale composito: un unico componente per resistere a stress e vibrazioni
- Il valore della consulenza tecnica nei materiali compositi
- Materiali compositi e incollaggi nelle applicazioni reali
Un razzo costruito quasi interamente con materiali compositi
Il progetto del razzo Orion rappresenta un cambio di approccio rispetto alle configurazioni precedenti. Il razzo è stato realizzato completamente in materiale composito, ad eccezione delle flange di connessione in alluminio.
Questa scelta ha introdotto nuove sfide, in particolare legate agli incollaggi tra materiali diversi, che diventano un elemento strutturale centrale.
Perché gli incollaggi sono un elemento strutturale critico
Nel caso del razzo Orion, l’incollaggio non è un semplice collegamento tra componenti, ma un elemento fondamentale per il comportamento strutturale del razzo.
Durante il volo, soprattutto in fase di apogeo e apertura del paracadute, si generano momenti e forze importanti sulle flange e sulle fusoliere. Questi carichi vengono trasmessi proprio attraverso gli incollaggi, rendendo essenziale la qualità della superficie di adesione e della resina utilizzata.
Un ulteriore aspetto critico riguarda la precisione geometrica. I componenti della fusoliera sono sviluppati con tolleranze molto strette e l’incollaggio con le flange richiede il mantenimento della concentricità, senza l’utilizzo di dime o attrezzature dedicate.
La scelta dell’adesivo per il razzo Orion: Araldite® 4858
Per rispondere a queste esigenze, Mascherpa ha supportato il team di Skyward Experimental Rocketry nella selezione di una colla epossidica bicomponente, Araldite® 4858.
Uno degli elementi determinanti è stato il controllo dello spessore di incollaggio, soprattutto nella realizzazione di componenti altamente precisi per le fusoliere del razzo e per l’incollaggio delle frange di connessione.
Gli spacer integrati nel prodotto hanno permesso di ottenere uno strato sottile e uniforme, fondamentale per mantenere la concentricità tra i componenti senza l’utilizzo di dime o strumentazioni dedicate.
La scelta di Araldite® 4858 è stata guidata anche dalla resistenza a temperatura ambiente della colla epossidica. Il razzo è sottoposto a carichi significativi e l’adesivo deve garantire una trasmissione efficace delle sollecitazioni tra le parti incollate.
In particolare, durante la fase di apogeo e l’apertura del paracadute, si generano momenti elevati sulle flange e sulle fusoliere, che vengono trasferiti direttamente attraverso gli incollaggi.
Per questo motivo, disporre di una superficie di incollaggio adeguata e di un adesivo con elevate prestazioni meccaniche è fondamentale per assicurare la continuità strutturale e la corretta trasmissione dei carichi.
Dal punto di vista applicativo, il sistema di resina consente una miscelazione immediata grazie al beccuccio, permettendo di utilizzare solo la quantità necessaria di prodotto.
L’applicazione è resa più veloce anche dalla pistola che il team Mascherpa ha fornito ai ragazzi, mentre la pot life di circa 60 minuti offre il tempo necessario per posizionare correttamente i componenti e gestire gli allineamenti.
Applicazioni dell’adesivo Araldite® su tank in filament winding
Uno dei componenti sviluppati è la tank realizzata in filament winding, con superficie esterna in fibra di carbonio e resina epossidica.
Su questa struttura vengono incollate le flange di connessione in alluminio. L’applicazione dell’adesivo Araldite® avviene su una superficie curva che segue la geometria del dome, rendendo l’incollaggio particolarmente delicato.
Si tratta inoltre di un componente critico, sia per la pressione a cui è soggetto, sia perché posizionato al centro del razzo. In questa posizione, durante l’apertura del paracadute, è sottoposto a momenti e forze rilevanti.
In queste condizioni, la qualità dell’incollaggio e l’adesione della resina diventano determinanti per le prestazioni complessive.
Fincan in materiale composito: un unico componente per resistere a stress e vibrazioni
Un altro elemento chiave è il fincan, ovvero la parte di botte e rastremazione, in prossimità dell’ugello, che integra anche la zona della camera di combustione e le alette.
In questo caso, la principale innovazione è stata la realizzazione del componente in un unico pezzo. Partendo da uno stampo in tre parti, è stato possibile ottenere una struttura completamente laminata senza giunzioni intermedie.
Anche qui, la flangia di connessione in alluminio viene incollata utilizzando Araldite® 4858.
Il risultato ottenuto ha garantito resistenza sia agli stress meccanici sia alle vibrazioni aerodinamiche e aeroelastiche a cui il componente è soggetto.
Il valore della consulenza tecnica nei materiali compositi
Il progetto del razzo Orion evidenzia come, nelle applicazioni in composito, la scelta dell’adesivo e la gestione del processo di incollaggio siano determinanti tanto quanto il materiale stesso.
Il supporto tecnico Mascherpa ha permesso di individuare una soluzione in grado di rispondere alle esigenze di precisione, resistenza e affidabilità richieste da un sistema ad alte prestazioni come un razzo sonda.
Materiali compositi e incollaggi nelle applicazioni reali
L’esperienza con Skyward Experimental Rocketry mostra in modo concreto come i materiali compositi e gli incollaggi strutturali possano essere applicati con successo anche in condizioni operative estreme.
In questo tipo di progetti, il risultato non dipende solo dal materiale, ma dalla capacità di integrare correttamente prodotto, processo e applicazione. Ed è proprio su questo equilibrio che si costruisce il valore di un supporto tecnico efficace.
Per maggiori informazioni sul progetto del razzo Orion e su altri progetti seguiti assieme a realtà universitarie visita la pagina Mascherpa Next o contatta i nostri esperti Mascherpa.
