Per garantire ai droni un'elevata capacità di carico e una lunga durata, i loro gusci devono avere un'elevata rigidità e un peso ridotto. Sebbene i tecnopolimeri siano stati comunemente utilizzati per le scocche dei droni, sono stati gradualmente sostituiti dai materiali compositi in fibra di carbonio.

I droni, in quanto prodotti ad alta tecnologia, sono utilizzati per la fotografia aerea, la trasmissione di immagini, il rilevamento geografico, l'irrorazione agricola e la mappatura, con applicazioni in diversi campi. Come gli aeroplani, i droni si affidano a materiali leggeri e ad alta resistenza per funzionare efficacemente. Le proprietà superiori della fibra di carbonio, un materiale emergente, la rendono ideale per la produzione di droni.

Perché scegliere Fibra di carbonio per droni?

I materiali di produzione dei droni sono diversi. I primi droni utilizzavano principalmente leghe di alluminio, mentre alcuni incorporavano leghe di titanio o acciaio. Sebbene i metalli offrano un'elevata resistenza, il loro peso elevato si traduce in una bassa resistenza specifica e rigidità, riducendo la capacità di carico del drone. Inoltre, i metalli riflettono facilmente i segnali radar, creando onde secondarie, il che è svantaggioso per le applicazioni militari. La fibra di carbonio risolve questi problemi con un'elevata resistenza specifica e un'eccellente schermatura elettromagnetica.

La fibra di carbonio è leggera ma resistente, con eccellenti proprietà fisiche e chimiche. I moderni droni, compresi quelli per la fotografia aerea, gli irroratori agricoli e gli aeromodelli giocattolo, utilizzano sempre più spesso questo materiale avanzato, guadagnando una vasta popolarità.

Confronto delle prestazioni

Rispetto ai metalli, le leghe di alluminio sono relativamente leggere, con densità che variano da 2,2 a 2,8 g/cm³ a seconda degli elementi di lega e una resistenza alla trazione di circa 300 MPa. Tuttavia, il loro modulo elastico e la loro rigidità sono bassi. Mentre l'alluminio è soggetto a corrosione, le leghe di alluminio formano uno strato di ossido all'aria, impedendo un'ulteriore corrosione.

I compositi in fibra di carbonio, con una densità di soli 1,6 g/cm³, superano l'acciaio in termini di resistenza e offrono una resistenza sismica superiore, una durata ad alta e bassa temperatura e una bassa espansione termica. Rispetto alle leghe di alluminio, la fibra di carbonio è molto più vantaggiosa.

Vantaggi di produzione

I tubi in fibra di carbonio possono essere formati attraverso vari processi, tra cui l'avvolgimento dei filamenti, lo stampaggio a compressione, la pultrusione e lo stampaggio in autoclave. A differenza delle leghe di alluminio, la fibra di carbonio consente lo stampaggio integrale, riducendo la necessità di componenti aggiuntivi, semplificando le strutture e diminuendo ulteriormente il peso.

Sebbene la fibra di carbonio sia più costosa delle leghe di alluminio, il suo costo sta diventando più accessibile grazie ai progressi economici. L'utilizzo di una fibra di carbonio leggera riduce il consumo di energia dei droni, contribuendo alla tutela dell'ambiente e offrendo significativi vantaggi economici a lungo termine.

Durata e sicurezza

Il limite di fatica della maggior parte dei metalli è pari a 30%-50% della loro resistenza alla trazione, mentre i compositi in fibra di carbonio raggiungono 70%-80%, riducendo il rischio di cedimenti improvvisi durante l'uso. Questo aumenta la sicurezza e prolunga la vita utile, rendendo la fibra di carbonio il materiale preferito per i moderni droni.

Conclusione

Grazie alla loro leggerezza, all'elevata rigidità specifica e alla resistenza, i compositi in fibra di carbonio consentono la fabbricazione integrale di varie forme strutturali. Sono diventati il materiale ottimale e insostituibile per i gusci dei droni nelle applicazioni attuali.

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