Scopo del Corso è quello di fornire agli allievi le conoscenze di base relative sia ai principali processi di lavorazione oggi in uso, o di probabile adozione, nell’industria aerospaziale (fusione, stampaggio, lavorazioni alla macchina utensile dei metalli, saldatura, friction-stir-welding, SPF-DB, chiodatura, incollaggio, formatura in autoclave o alla pressa dei compositi, etc.) sia alle più importanti proprietà ingegneristiche dei materiali metallici e compositi maggiormente utilizzati per la realizzazione di una determinata struttura aeronautica o spaziale o componente di motore. Tale studio verrà condotto sia dal punto di vista tecnico-economico sia da quello affidabilistico.
Particolare attenzione sarà dedicata ai fenomeni di fatica nelle strutture aerospaziali ed ai loro importanti effetti sulla vita di un aeromobile o elemento strutturale; ed in tale studio particolare importanza avranno le tecniche non distruttive di rilevamento di difetti o di delaminazioni presenti nelle strutture, manutenzione e riparazione.
Lo studente sarà seguito personalmente dal docente nell’apprendimento durante le esercitazioni, laboratori e gli eventuali colloqui durante le ore di consulenza.
Sono previste visite aziendali e docenze aziendali per lo studio di cellule e motori.

Consentire allo studente, partendo dai requisiti di una struttura aerospaziale, di stabilire il miglior processo produttivo per la costruzione della struttura stessa, e della scelta di materiale più opportuna.

Conoscenze di disegno tecnico, costruzioni aeronautiche, propulsione, materiali aerospaziali

Introduzione: Evoluzione dei requisiti, dei materiali e delle tecnologie nelle strutture aeronautiche e spaziali. Situazione attuale e sviluppi futuri. Criteri ed indici di merito per la scelta dei materiali e delle tecnologie.
Tecnologie leghe metalliche: I Materiali metallici; struttura e deformazione dei solidi; legge costitutiva elastoplastica; leghe di alluminio, magnesio, titanio e acciai. Effetti dell’ambiente spaziale sul comportamento dei materiali. Trattamenti termici, rivestimenti e protezioni superficiali. Prove per rilevare proprietà e caratteristiche dei materiali.
Tecnologie convenzionali: fonderia; lavorazioni per deformazione plastica a caldo ed a freddo (laminazione, estrusione, trafilatura, stampaggio); lavorazione alla macchina utensile (descrizione principali macchine: tornio, trapano, alesatrice, fresatrice, etc); CAD-CAE-CAM. Simulazione numerica delle tecnologie. Tecnologie speciali di lavorazione: laser e water-jet.
Tecnologie speciali: fresatura chimica, formatura superplastica, sinterizzazione.
Metodi di collegamento convenzionali: chiodatura, saldatura, incollaggio.
Metodi di collegamento speciali: laser beam, electron beam, friction-stir-welding.
Assemblaggio delle strutture per la realizzazione del velivolo. Cicli di lavorazione e procedimenti tecnologici di tipici componenti di motori aerospaziali.
Fatica: Fenomeni di fatica in campo aeronautico e spaziale; curve S-N; tensioni residue; resistenza a fatica. Frattura e corrosione delle strutture aerospaziali. Fattori che influenzano le curve di fatica di un materiale: discontinuità geometriche, finitura superficiale, temperatura di impiego, pre-carico, rullatura e cold-working, pallinatura, etc.
Tecnologie Materiali Compositi: Materiali compositi. Materiali convenzionali a matrice polimerica: rinforzi continui e discontinui, matrici, schiume e riempitivi. Materiali compositi innovativi: a matrice metallica, a matrice polimerica ed a matrice ceramica.
Tecnologie convenzionali: formatura in autoclave o in pressa, avvolgimento, pultrusione, braiding, termoformatura, RIM, SMC, RTM, RFI. Metodi innovativi di collegamento: co-curing e fusion-bonding. Esempi di strutture aeronautiche in composito.
Thermal Protection System delle strutture Spaziali: isolanti, refrattari ed ablativi.
Controllo di qualità: Tecniche di controllo non distruttivo, manutenzione, riparazione. Problematiche sulla qualità. Prove per rilevare proprietà e caratteristiche delle strutture.
Si prevede l’intervento di Ingegneri delle Industrie Aeronautiche e Spaziali dell’area Torinese con presentazione di loro memorie inerenti i processi di produzione di tipici componenti di Velivoli Aeronautici e Spaziali, la certificazione dei materiali, i controlli non distruttivi, la manutenzione dei velivoli, etc

Introduzione alla rivettatura; modi di rottura di un giunto rivettato e dimensionamento del giunto.
Elementi di calcolo delle probabilità: Definizioni di probabilità, Variabili aleatorie e distribuzioni, caratteristiche di una distribuzione, Teoremi limite, Probabilità di rottura strutturale.
Elementi di Statistica: Analisi delle Frequenze, Momenti del campione, Distribuzioni campionarie, teoria della stima, il metodo dei minimi quadrati, Il metodo montecarlo;
LABORATORIO SPERIMENTALE STRUTTURE AERONAUTICHE: Esempi di Strutture di Velivoli realizzati in fibra di carbonio. Modello di Aereo senza pilota (UAV). Pannelli irrigiditi ad I, T, Omega. Cicli di lavorazione e procedimenti tecnologici per l’assemblaggio di velivoli o di strutture spaziali.
OFFICINA MECCANICA: Esercitazione Pratica di laboratorio: realizzazione di pezzi meccanici al tornio, alla fresatrice, al lapidello; esposizione altre macchine.
Visite ad industrie e laboratori dell’area Torinese.

Saranno parzialmente messe a disposizione degli allievi copie dei trasparenti proiettati durante il corso.

Bibliografia (Testi per approfondimento ed ulteriore consultazione)
D.F. Horne: "Aircraft Production Technology", Cambridge Univ Press, 1986.
M. Marchetti, Felli: "Tecnologie Aeronautiche", Editrice ESA, Milano
D.H. Middleton: "Composite Materials in Aircraft Structures", Longman S.&T., UK, 1990
Lubin: "Handbook of Composites", Van Nostrand, New York
Schwartz: "Composite Materials Handbook", McGraw-Hill Book Co., New York
M. Marchetti, D. Cutolo: "Tecnologie dei Materiali Compositi", Editrice ESA, Milano, 1991
Noor: "Structures Technology for Future Aerospace Systems", AIAA Vol.188, Reston
J. Delmonte, Tecnology of Carbon and Graphite Fiber Composites, Van Nostrand Reihnold, 1981

Lo studente sarà seguito personalmente dal docente e/o dai collaboratori nell’apprendimento, durante le lezioni ed esercitazioni ed il laboratorio in corso d’anno.
Si andrà a verificare la conoscenza adeguata degli aspetti metodologici ed operativi insegnati durante il corso, e la capacità di utilizzare tale conoscenza per interpretare e descrivere i problemi relativi ai contenuti del Corso.
La preparazione dello studente sarà valutata in un esame scritto sugli argomenti trattati a lezione. La durata dell’esame è di 3 ore e lo studente dovrà rispondere ad 7-8 domande e dovrà svolgere numericamente 2 esercizi sugli argomenti trattati nel corso.