REACTA Project - Abstract
Il progetto REACTA ha come obiettivo principale lo sviluppo di un processo produttivo avanzato che sfrutta la tecnologia ALM, integrata con l’applicazione di rivestimenti ceramici innovativi. Questo approccio è finalizzato alla realizzazione di reattori capaci di operare in condizioni di alta pressione e temperatura, strumenti fondamentali per lo studio delle cinetiche di combustione dei combustibili sostenibili per l’aviazione (SAF). L’intento è quello di migliorare la qualità dei dati sperimentali, riducendo gli effetti della catalisi indotta, e contribuire così alla transizione verso carburanti più ecologici e alla diminuzione delle emissioni nel settore aeronautico.
Attraverso l’adozione di tecnologie e metodologie all’avanguardia, il progetto mira a superare le attuali soluzioni disponibili, potenziando le prestazioni dei sistemi di combustione. In particolare, la produzione mediante ALM consente di fabbricare reattori utilizzando leghe ad alte prestazioni, come l’Inconel718, che garantiscono resistenza a sollecitazioni meccaniche e termiche elevate indotte durante la fase di testing. Una volta realizzati, questi componenti vengono rivestiti con materiali ceramici selezionati per la loro capacità di ridurre le interazioni catalitiche con i reagenti, assicurando così una maggiore stabilità chimica e una lunga durata operativa.
La realizzazione di un’analisi LCA è volta a valutare la sostenibilità del processo produttivo proposto confrontando l’impatto ambientale del nuovo approccio con quello dei metodi tradizionali. In questo modo, REACTA si propone non solo come un progetto tecnologicamente innovativo, ma anche come un modello di riferimento per la produzione responsabile nel settore aeronautico.
OBIETTIVI
Il progetto REACTA ha come obiettivo generale lo sviluppo di un processo produttivo avanzato per la realizzazione di manufatti in leghe alto-performanti con barriera termica in materiale ceramico. In una prima fase, l’obiettivo del progetto è quello di investigare in maniera completa le caratteristiche dei rivestimenti ceramici, i loro metodi di applicazione e la loro compatibilità con materiali alto-performanti.
I dati raccolti vengono poi utilizzati per definire le caratteristiche specifiche e progettare opportunamente un processo produttivo ad hoc per la realizzazione di un dimostratore: un reattore sferico per la caratterizzazione della combustione di combustibili innovativi.
RISULTATI
Le attività svolte durante il progetto hanno permesso di ottenere risultati significativi riguardo lo sviluppo di un processo di produzione di componenti realizzati mediante tecnologia SLM e rivestiti con materiali ceramici. I principali risultati ottenuti riguardano:
• La definizione di requisiti termo-meccanici e chimico-fisici dei materiali impiegati, attraverso un’approfondita analisi della letteratura scientifica. Questo studio preliminare ha lo scopo di raccogliere informazioni e best practices utili alla selezione del materiale strutturale e del rivestimento ceramico. A valle del processo si è deciso di utilizzare Inconel718 come materiale strutturale e allumina (AlO2) come materiale di rivestimento, grazie alla sua compatibilità col substrato e alla sua scarsa reattività quando esposta ai reagenti da testare con il dimostratore.
• L’ottimizzazione dei parametri di produzione ALM per Inconel718, al fine di ottenere componenti con geometrie precise e proprietà termo-meccaniche ideali, capaci di garantire elevate prestazioni nei test di combustione e con caratteristiche superficiali adatte alla deposizione del rivestimento ceramico.
• Caratterizzazione dei rivestimenti ceramici mediante prove metallografiche e test meccanici, valutando le proprietà geometriche e di adesione del rivestimento ceramico.
• Validazione del processo produttivo attraverso test su un dimostratore prototipale, verificando la compatibilità tra rivestimenti ceramici e leghe metalliche anche su geometrie complesse.
• Realizzazione di un’analisi dettagliata dell’impatto ambientale del nuovo processo produttivo, confrontando la produzione SLM con i metodi tradizionali per evidenziare i vantaggi in termini di efficienza energetica e riduzione delle emissioni e monitorando la sostenibilità del processo di rivestimento.
SVILUPPI FUTURI
Alla luce dei risultati ottenuti, gli sviluppi futuri del progetto REACTA permetteranno l’estensione del processo produttivo sviluppato verso la realizzazione di una gamma più ampia di componenti rivestiti, destinati a diverse applicazioni in ambito aeronautico e energetico. In particolare, si prevede di adattare e ottimizzare il processo per geometrie e funzionalità differenti, mantenendo l’approccio integrato tra produzione additiva e applicazione del rivestimento ceramico. Partendo dai risultati ottenuti, sarà possibile avanzare con la ricerca e sperimentazione su nuove combinazioni di materiali substrato-rivestimento, esplorando leghe metalliche alternative all’Inconel718 e ceramici avanzati con proprietà specifiche, come maggiore resistenza all’abrasione, conducibilità termica controllata o reattività chimica modulata. Questo permetterà di ampliare il campo di applicazione del processo, migliorando ulteriormente le prestazioni dei componenti e contribuendo alla sostenibilità e all’innovazione tecnologica nel settore.
Inoltre, il dimostratore sviluppato per il progetto REACTA rappresenta uno strumento fondamentale per l’esecuzione di test avanzati nel campo della combustione dei carburanti sostenibili per l’aviazione. Grazie alla sua capacità di operare in condizioni estreme e alla ridotta interferenza catalitica garantita dal rivestimento ceramico, sarà possibile ottenere dati sperimentali più accurati e rappresentativi. Questo contribuirà in modo significativo alla validazione dei modelli di combustione e allo sviluppo di soluzioni energetiche più pulite ed efficienti per il settore aeronautico.
