Caratterizzazione di materiali compositi in fibre naturali e applicazione in ambito Motorsport

The use of composite materials in motorsport industry is widespread, as these materials allow for the achievement of structural and lightweight characteristics that cannot be achieved with conventional materials. One of the problems associated with current composites, especially carbon fiber composites, is the very high environmental cost of producing the raw materials. The ever-increasing sensitivity towards environmental issues has also involved the world of competitions, which through its most important bodies, FIA (Federacion Internacional de l’Automobile) and F1, wants to accelerate the so-called green transition. From an operational point of view, the FIA intends to introduce systems to reduce the environmental impact of racing cars into the technical regulations starting in 2025 in some categories. An example of this are synthetic fuels (e-fuel) that will be used in F1 starting in 2026. Another “imposition” by motorsport control bodies concerns the progressive introduction of composite materials with natural fibre reinforcements, initially for non-structural components such as mirrors and engine covers. The work illustrated in this thesis is strictly connected to the curricular internship activity carried out by the candidate in one of the leading companies in Europe in the design and production of advanced structures in composite materials, called ARS Tech srl in Controguerra (TE). Lo scopo di questa tesi è di illustrare nella prima parte il processo di caratterizzazione di un nuovo materiale, in questo caso un composito rinforzato con fibre di lino in una matrice epossidica. Nella seconda parte di questo elaborato si illustra l’applicazione dei dati ricavati nella fase di caratterizzazione in un calcolo strutturale agli elementi finiti. The aim of this first part of the thesis is to illustrate the characterization process of a new material, in this case a reinforced composite material with flax fibers drawn in a epoxy matrix. In the second part of this thesis, the application of the data obtained in the characterization phase in a structural calculation with finite elements is illustrated.

L’uso dei materiali compositi nel motorsport è ampiamente diffuso, in quanto tali materiali permettono di raggiungere caratteristiche strutturali e di leggerezza che con i materiali convenzionali non si riescono ad ottenere. Uno dei problemi legati agli attuali compositi, in particolar modo riguardo ai compositi in fibra di carbonio è l’altissimo costo ambientale della produzione della materia prima. La sempre crescente sensibilità riguardo ai temi ambientali ha coinvolto anche il mondo delle competizioni, che attraverso i suoi organismi più importanti, FIA (Federazione Internazionale dell'Automobile) e F1, vuole dare un’accelerata verso la cosiddetta transizione green. Da un punto di vista operativo, FIA, ha intenzione di introdurre nei regolamenti tecnici già a partire dal 2025 in alcune categorie dei sistemi per ridurre il peso ambientale delle vetture da competizione. Ne sono un esempio i carburanti sintetici (e-fuel) che verranno utilizzati nella F1 a partire dal 2026. Un’altra “imposizione” da parte degli organismi di controllo del motorsport riguarda l’introduzione progressiva di materiali compositi con rinforzi in fibre naturali, inizialmente per componenti non strutturali come ad esempio specchietti e cofani motore. Alla luce di questo, il lavoro illustrato in questa tesi è strettamente collegato all’attività di tirocinio curriculare svolta dal candidato in una delle aziende leader in Europa nella progettazione e produzione di strutture avanzate in materiali compositi, ovvero la ARS Tech srl di Controguerra (TE). Lo scopo di questa tesi è di illustrare nella prima parte il processo di caratterizzazione di un nuovo materiale, in questo caso un composito rinforzato con fibre di lino in una matrice epossidica. Nella seconda parte di questo elaborato si illustra l’applicazione dei dati ricavati nella fase di caratterizzazione in un calcolo strutturale agli elementi finiti.