Introduzione

Negli ultimi anni, la sostituzione dei metalli con polimeri avanzati e compositi ha smesso di essere una semplice alternativa ed è diventata una scelta strategica per molti settori regolamentati, come aerospace, ferroviario ed energy. Le ragioni vanno ben oltre la riduzione di peso: parliamo di maggiore efficienza, semplificazione della supply chain, conformità normativa e nuove possibilità progettuali.

Grazie alla manifattura additiva e all’evoluzione dei materiali, come il Carbon PEEK o il Carbon PA PRO, le aziende possono oggi ottenere componenti con performance superiori rispetto ai metalli, soprattutto quando sono richieste leggerezza, resistenza meccanica, stabilità termica e isolamento elettrico o chimico.

Perché i metalli non bastano più

In molti ambiti regolamentati, le leghe metalliche hanno rappresentato per anni l’unica opzione. Ma le condizioni stanno cambiando:

• Tempi di approvvigionamento lunghi e costi in aumento.

• Difficoltà di lavorazione su geometrie complesse.

• Peso eccessivo per sistemi aerei, ferroviari o mobili.

• Corrosione o instabilità in ambienti chimici e umidi.

• Necessità di personalizzazione spinta per piccoli lotti.

La domanda del mercato si è orientata verso materiali alternativi che sappiano coniugare prestazioni e flessibilità produttiva, rimanendo conformi agli standard normativi. Qui entrano in gioco i super polimeri e i compositi rinforzati.

I vantaggi concreti della sostituzione

Ecco alcuni benefici ottenuti da aziende che hanno già scelto Roboze per sostituire il metallo:

1. Riduzione di peso

Nel settore aerospace, componenti strutturali in Carbon PEEK per elicotteri civili e militari hanno portato a una riduzione del peso fino al 40%, con vantaggi immediati su consumi, autonomia e sicurezza.

2. Migliore isolamento termico e chimico

Nei sistemi per pharma e packaging, la sostituzione del metallo con PEEK o ULTEM™9085 ha aumentato la resistenza a umidità, agenti chimici e sterilizzazione, estendendo la vita utile delle parti.

3. Personalizzazione e small batch

Settori come energia geotermica o ferroviario si confrontano spesso con la necessità di ricambi fuori produzione. Grazie alla manifattura additiva con materiali tecnici, è possibile produrre componenti unici in tempi rapidi e con performance equivalenti o superiori.

4. Conformità e tracciabilità

I materiali Roboze sono pensati per ambienti regolamentati e compatibili con gli standard EN 45545, ASTM E595, tra gli altri. Questo consente l’introduzione dei compositi anche in contesti safety-critical.

Dove si applica già la sostituzione

• Aerospace: parti strutturali, staffaggi leggeri, enclosure per elettronica di bordo.

• Railway: retrofit di componenti fuori produzione, canaline e staffe leggere.

• Energy: valvole, connettori, sensori personalizzati per ambienti severi.

• Motorsport: condotti, scocche e staffaggi che sostituiscono l’alluminio con Carbon PEEK Carbon PA PRO

Considerazioni progettuali

Sostituire il metallo con un polimero o un composito ad alte prestazioni non è un’operazione “plug and play”. Non basta replicare la forma di una parte metallica: per sfruttare appieno le potenzialità dei nuovi materiali, è necessario ripensare l’intero approccio progettuale.

Analisi dei carichi reali e delle condizioni operative

I metalli offrono spesso un “eccesso” di resistenza rispetto ai requisiti effettivi, portando a sovradimensionamenti inutili. I polimeri avanzati, al contrario, richiedono una progettazione mirata: è essenziale valutare con precisione i carichi meccanici, le sollecitazioni termiche e l’esposizione chimica a cui il componente sarà sottoposto. Questo consente di identificare i punti critici e adottare le giuste strategie di rinforzo.

Ottimizzazione topologica e alleggerimento funzionale

Con la manifattura additiva, la libertà geometrica permette di progettare forme che sarebbero impossibili da ottenere con le lavorazioni tradizionali. È qui che entra in gioco l’ottimizzazione topologica: un approccio che riduce il materiale nelle zone non sollecitate, mantenendo le prestazioni e riducendo il peso complessivo del componente. Il risultato è una parte più efficiente, leggera e spesso più resistente proprio perché concepita attorno alla funzione reale.

Selezione del materiale corretto

Ogni super polimero o composito ha un comportamento meccanico, termico e chimico specifico. Carbon PEEK, ad esempio, offre un'elevatissima resistenza termica e meccanica, ed è ideale per applicazioni strutturali in ambienti estremi. Carbon PA PRO, invece, unisce rigidità e lavorabilità con costi più contenuti. La scelta del materiale va effettuata sulla base di una matrice di requisiti tecnici, normativi ed economici, per garantire una vera alternativa al metallo, senza compromessi.

Validazione e test

I componenti sviluppati in materiali avanzati devono essere verificati a livello funzionale, sia attraverso simulazioni FEM, sia tramite test fisici e prototipi stampati. Questo passaggio è fondamentale per settori regolamentati come aerospace, railway o medicale, in cui la conformità a standard di qualità e sicurezza è imprescindibile. In molti casi, Roboze accompagna i clienti proprio in questa fase: dal design al prototipo validato, pronto per l’industrializzazione.

Con un partner tecnologico come Roboze, dotato di una profonda conoscenza dei materiali e della manifattura additiva avanzata, è possibile integrare questo nuovo approccio in modo fluido e industriale, supportando le aziende nella transizione dal metallo a soluzioni più efficienti, sostenibili e performanti.

Contatta gli esperti Roboze per valutare la sostituibilità dei tuoi componenti metallici.