«Vedo un futuro luminoso per i compositi»

di NICOLA CATENARO

Il nostro portale continua il viaggio alla scoperta del futuro dei compositi e dei legami che questi materiali ancora innovativi hanno con i temi della sostenibilità e dell'ambiente. Abbiamo intervistato il professor Christian Kukla dell'Industrial Liaison Department of the Montanuniversita a Leoben (Austria). Ecco cosa ci ha risposto.

Professor Kukla, quali sono gli attuali punti di forza e di debolezza della manifattura additiva?
«Sono diversi i punti di forza della manifattura additiva. Il primo è la libertà nel design. Questa libertà può essere utilizzata per affrontare le prestazioni tecniche di un prodotto, ad esempio complesse geometrie interne per ugelli o inserti per stampi ad iniezione, o con le prestazioni estetiche. Un secondo è la flessibilità di questo modo di produrre, che è meglio dimostrata dal suo uso pianificato sulla Luna o su Marte. La manifattura additiva consente la produzione di un'ampia varietà di parti con una sola macchina. Un punto debole è che è fondamentalmente costosa ed è inoltre un processo di produzione lento. Pertanto, se un prodotto con un certo design può essere fabbricato economicamente con processi di produzione più tradizionali, di solito non ha senso pensare alla manifattura additiva. Un secondo punto debole è che la manifattura additiva è ancora un metodo di produzione in via di sviluppo, indipendentemente dal tipo di produzione. Mi aspetto una prima maturità intorno al 2030, il che significa che quasi ogni anno non riesci a ottenere soluzioni molto migliori».

I biomateriali e il riciclo sono diventati un tema essenziale quando si parla di sostenibilità. Quanto sono importanti questi problemi e come affrontarli?
«Entrambi i temi sono importanti ma vanno affrontati con buon senso. I biomateriali oggi hanno una certa varietà di significati. Se li si vede come materiali biodegradabili allora occuperanno una certa nicchia ma non costituirebbero il principale flusso di materiali. Il punto è diverso quando i biomateriali sono definiti come basati su risorse rinnovabili e allo stesso tempo includono il riciclo per garantire che non vadano persi come rifiuti ma formino una nuova fonte alla fine del loro ciclo di vita. Per quanto riguarda questa circolarità, che si realizza già in natura, siamo solo all'inizio. Ciò significa che anche con grandi sforzi ci vorranno anni e decenni per ottenere miglioramenti importanti. Tuttavia, dobbiamo intraprendere questi grandi sforzi perché il viaggio più lungo inizia con il primo passo. O viceversa, se non facciamo il primo passo non arriveremo alla meta».

Materie plastiche o compositi come il carbonio o la fibra di vetro sono entrambi materiali del futuro?
«Se guardi la natura, lì troverai, più o meno, solo compositi solitamente costituiti da polimeri e ceramica, ad esempio le nostre ossa e i nostri denti. I metalli sono usati solo come oligoelementi, ma qui svolgono un ruolo importante, ad es. ferro nel nostro sangue. Sulla base di questa visione, vedo un brillante futuro per i compositi. Sono anche utilizzati per lavorare metalli e ceramiche come nello stampaggio a iniezione di metalli o nella produzione additiva dove i polimeri altamente caricati vengono utilizzati nella stampa a filamento o anche nella fotopolimerizzazione in vasca».

Quali sono i settori in cui l'utilizzo dei materiali compositi potrebbe crescere secondo lei? E per le plastiche?
«Abbiamo la tendenza a lungo termine dell'integrazione delle funzioni da decenni. Questa tendenza implica che ciascuna delle nostre parti e prodotti mostri sempre più funzioni. Pertanto, questo sviluppo si osserva in quasi tutti i settori. Voglio sottolineare due sviluppi chiave qui. Il primo è lo sviluppo di materiali intelligenti, che possono essere singoli materiali o compositi. Molti di loro sono nei laboratori di università e istituti di ricerca ma arriveranno sempre più sul mercato per realizzare prodotti intelligenti o almeno funzioni intelligenti in un prodotto. Il secondo sviluppo è la combinazione di polimeri speciali con elettronica, sensori e attuatori. Una parola chiave qui sono i cosiddetti indossabili. Molti di loro sono già sul mercato, ad es. nella realtà aumentata. Anche qui, siamo all'inizio. Quindi, possiamo aspettarci molte innovazioni e nuovi prodotti».

Che tipo di processo di produzione additiva utilizzeremo tra vent'anni? 
«Per i prossimi vent'anni mi aspetto che le tecnologie additive esistenti vengano migliorate e adattate a determinati mercati o gamme di prodotti. Questi miglioramenti includono innovazioni reali che non possono essere previste ora, ma si baseranno sulle tecnologie additive di base che abbiamo già al giorno d'oggi. Una linea chiave di innovazione è lo sviluppo di materiali in particolare per alcune tecnologie di produzione additiva. Questo tipo di sviluppo è già iniziato per SLM dei metalli e VPP, ma varrà anche per le altre tecnologie. Tra vent'anni avremo una nuova tendenza nella produzione. Questa sarà la prima linea di tecnologie di produzione simili al modo in cui la natura lo sta facendo. La parte viene prodotta nello stesso momento in cui viene prodotto il materiale mentre un albero cresce».

CHI È

Christian Kukla lavora da oltre 25 anni nei settori dello stampaggio a iniezione, dello stampaggio a iniezione di polveri e della produzione additiva. Lì sta facendo ricerca e trasferimento di tecnologia e conoscenza. Qui è impegnato in molti progetti nazionali e internazionali che si occupano di materie plastiche, composti, lavorazione della plastica, in particolare stampaggio a iniezione di polveri (sviluppo di materiali e reologia di polimeri altamente caricati), produzione additiva e sviluppo e implementazione di sensori/attuatori nel processo di stampaggio a iniezione. Una competenza fondamentale risiede nello sviluppo e nella caratterizzazione di miscele polimeriche utilizzate per la lavorazione di polveri metalliche o ceramiche.