Analisi non distruttiva tramite Impulse Excitation Technique di un composito a matrice ceramica per dischi freno = Non-destructive analysis using Impulse Excitation Technique of a ceramic matrix composite for brake discs

Il seguente lavoro di tesi si inserisce all’interno del contesto della ricerca rivolta ai materiali compositi a matrice ceramica. L’analisi proposta è frutto di un lavoro di tesi condotto presso il centro di ricerca J-tech del Politecnico di Torino riguardante la caratterizzazione di un materiale composito a matrice ceramica con matrice in carburo di silicio e rinforzante in fibra di carbonio denominato CCM, sviluppato da Brembo SGL Carbon Ceramic Brakes per applicazioni disco freno ad alte prestazioni a disposizione su vetture High-performance. Nel primo capitolo viene proposta una panoramica sulle differenti classi di materiali compositi, offrendo una classificazione generica e riflessioni sulle possibili applicazioni. Inoltre, vengono proposte riflessioni in merito all’alleggerimento dei materiali nel settore automotive, in cui la riduzione di massa del sistema frenante gioca un ruolo fondamentale nel determinare una riduzione delle emissioni e dell’inquinamento degli autoveicoli. Successivamente, vengono approfonditi i compositi a matrice ceramica con particolare interesse alle proprietà del carburo di silicio e della fibra di carbonio. Viene fornita un’analisi dettagliata dei materiali compositi C/SiC e dei principali processi di fabbricazione. La trattazione prosegue offrendo una panoramica sul sistema frenante, evidenziando le peculiarità dei componenti principali nella tecnologia di freno a disco. In particolare, vengono analizzate le principali caratteristiche dell’accoppiamento tribologico pastiglia-freno, sottolineando lo sviluppo dei materiali per la fabbricazione di dischi frenanti. L’analisi sperimentale condotta ha potuto consentire una caratterizzazione IET elastica dei compositi CCM, una metodologia di caratterizzazione non distruttiva ampiamente utilizzata nel settore della ricerca e industriale, al fine di ottenere importanti informazioni sulle proprietà elastiche in differenti condizioni di temperatura e di atmosfera. La valutazione del modulo elastico del materiale in differenti condizioni di temperatura è di estrema rilevanza per l’applicazione finale del componente. Infatti, in fase di frenata, le superfici di attrito dei dischi freno sono in grado di raggiungere temperature anche prossime a 1000°C: il mantenimento delle prestazioni meccaniche ad alta temperatura ha di conseguenza un ruolo cruciale nel determinare ottime qualità al manufatto finale e mantenere pressoché invariate le prestazioni in fase di frenata.