Il contesto: l’ingegneria della leggerezza come leva di progetto

Nel settore aerospaziale, la massa di ciascun componente rappresenta una variabile critica di progetto.
Una riduzione anche modesta, dell’ordine di 1 kg, può generare un risparmio di carburante e un aumento del carico utile con impatti economici immediati.

Secondo le stime della NASA riportate nel documento “The Recent Large Reduction in Space Launch Cost”, il lancio di un carico utile verso LEO (low Earth orbit) con un Falcon 9 ha un costo medio di circa 2.720 USD/kg, calcolato su una missione di 22.800 kg per un valore complessivo di 62 milioni di dollari. Per un satellite da 500 kg, dunque, ridurre anche solo 1 kg di massa equivale a un risparmio di circa 2.700 USD, a cui si aggiungono benefici su autonomia e payload.

In questo contesto, la manifattura additiva con superpolimeri Roboze si impone come soluzione industriale per la riduzione di peso e della complessità di assemblaggio, nonché per la sostenibilità.

Materiali come Carbon PEEK e ULTEM™ AM9085F, lavorati sulla piattaforma ARGO 500 HYPERSPEED, permettono la produzione di strutture integrate e alleggerite, eliminando vincoli geometrici e assemblaggi tipici dei processi metallici.

Strutture sandwich in 3D: un caso reale di ingegneria applicata

Un esempio concreto di questa transizione è il progetto sviluppato dall’Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli” in collaborazione con Roboze, volto alla realizzazione di strutture sandwich aerospaziali stampate in 3D con la piattaforma ARGO 500 HYPERSPEED.

L’obiettivo era sostituire pannelli metallici con una struttura monolitica in Carbon PEEK, integrando pelli e core a nido d’ape in un unico processo.
L’uso del materiale composito a matrice polimerica unito all’eliminazione di adesivi e giunzioni meccaniche ha consentito una riduzione di massa del 52 % con una rigidezza comparabile al metallo, mantenuta stabile oltre 200 °C.

Carbon PEEK Roboze: proprietà di materiale e prestazioni di sistema

I risultati del caso Vanvitelli–Roboze trovano riscontro diretto nei dati ufficiali della scheda tecnica Roboze Carbon PEEK (scaricabile dalla pagina dedicata).

Per valutarne l’impatto reale, distinguiamo le proprietà del materiale dalle prestazioni del componente stampato.

A) Confronto proprietà dei materiali

B) Prestazioni strutturali: pannello sandwich stampato

Analisi numerica e interpretazione

Il Carbon PEEK Roboze, testato in orientamento XZ secondo ASTM D790, mostra una resistenza a flessione di 124,6 MPa e un modulo di 9,74 GPa, valori che descrivono il comportamento reale di un componente stampato tridimensionalmente, comprensivo della risposta interlayer.
Pur inferiori ai metalli in termini assoluti, questi valori, combinati a una densità dimezzata (1,41 g/cm³) e a una stabilità termica che va anche oltre ai 250 °C,  generano un rapporto peso/prestazione estremamente favorevole, che consente di sostituire l’alluminio in molte strutture secondarie aerospaziali.

L’ottimizzazione topologica e la continuità geometrica garantite dalla tecnologia Roboze consentono di mantenere rigidezza e resistenza globale comparabili, riducendo la massa complessiva del componente fino al 50 % e il costo di assemblaggio del 30 %, con un netto vantaggio in termini di efficienza produttiva e sostenibilità.

Simulazione economica: il valore della riduzione di peso

Ogni chilogrammo risparmiato in orbita equivale a ~ 2.700 USD di risparmio diretto, a cui si sommano benefici logistici e produttivi.
La manifattura additiva Roboze converte la riduzione di peso in vantaggio economico quantificabile, migliorando efficienza e sostenibilità lungo l’intero ciclo di missione.

Carbon PEEK Roboze: il materiale composito per prestazioni estreme

Il Carbon PEEK Roboze, testato secondo ASTM E595 e la norma ESA ECSS-Q-ST-70-02C, ha dimostrato prestazioni di outgassing eccezionalmente basse.

Fonte: White Paper Roboze – “Comportamento di Outgassing del Carbon PEEK” (ARGO 500 HYPERSPEED).

Valori due ordini di grandezza inferiori ai limiti NASA attestano la compatibilità con payload ottici, strutture satellitari e componenti avionici.

Vantaggi ingegneristici:

• Stabilità termica oltre i 250 °C.

• Resistenza specifica > 120 MPa·cm³/g.

• Compatibilità vacuum-grade senza rivestimenti.

• Anisotropia ridotta grazie al controllo di orientamento.

• Eccellente stabilità chimica e dimensionale.

ULTEM™ AM9085F: la soluzione certificata per l’aerospazio

L’ULTEM™ AM9085F, termoplastico amorfo ad alte prestazioni (base PEI), combina leggerezza, rigidità e stabilità termica fino a 175 °C.
È certificato per uso aeronautico grazie ai test FAA FAR 25.853 e OSU 55/55, che ne confermano le prestazioni FST (Flame, Smoke, Toxicity).

Puoi scaricare la scheda tecnica dell’ULTEM™AM9085F dalla pagina dedicata.

L’ULTEM™ AM9085F è ideale per staffe, condotti, alloggiamenti elettronici e componenti interni di velivoli pressurizzati, grazie alla sua stabilità dielettrica e chimica anche in ambienti complessi.

Tabella comparativa: i materiali Roboze per l’aerospazio

Conclusione: efficienza strutturale e vantaggio competitivo

Grazie ai superpolimeri Roboze e alla piattaforma ARGO 500 HYPERSPEED, il settore aerospaziale può oggi unire
riduzione di peso, prestazioni meccaniche elevate e compatibilità ambientale con gli standard più severi.

L’adozione di Carbon PEEK e ULTEM™ AM9085F consente:

• fino al 50 % di alleggerimento rispetto ai metalli;

• riduzione delle emissioni da fuel burn;

• produzione in-house certificabile, con lead time ridotto.

La manifattura additiva Roboze ridefinisce la leggerezza nell’aerospazio, portando le prestazioni dei superpolimeri a un livello di precisione e affidabilità fino a oggi appannaggio dei metalli.

Contatta oggi il team Roboze Aerospace per ricevere una valutazione tecnico-economica gratuita.