SUPERYACHT #497
Settembre 2003

Articolo estratto dalla nostra omonima rivista trimestrale dedicata alle imbarcazioni più grandi e lussuose con fotografie, schede tecniche, articoli didattici, ultime notizie e novità dal mercato

Sommario

Annuario
della nautica

Impressioni
di navigazione

Barche usate

Boatshow

Video Nautica

Articolo di
Miriam Cerutti

MEGAYACHT IN VETRORESINA E MATERIALE COMPOSITO

Si possono distinguere due grandi famiglie: i progetti di stampo tradizionale e i progetti che sfruttano tecnologie d'avanguardia, con maggior riguardo per le prestazioni. La scelta di uno o dell'altro non significa, a priori, propendere per un'imbarcazione più sicura o solida. Guardando i piani di laminazione dell'imbarcazione, si osserva che gli yacht di tipo tradizionale sono generalmente monolitici o in sandwich di balsa o schiuma PVC. La resina utilizzata è vinilestere con fibre di MAT accoppiato a tessuti o biassiali in vetro o ibridi di vetro- kevlar. I progetti d'avanguardia sono più complessi. Lo scafo è quasi interamente realizzato in sandwich con anima in schiuma o in nido d'ape, preferibilmente aramidico (nomex). Il nido d'ape in alluminio è poco usato, in quanto affetto da problemi di corrosione in ambiente marino. Le diverse aree dello scafo hanno laminazioni diverse a seconda delle sollecitazioni alle quali sono sottoposte. L'anima è in schiuma nella zona di prua e nell'opera viva, in nido d'ape di spessore variabile altrove. La matrice del composito è la resina epossidica, che ha proprietà meccaniche migliori della vinilestere e permette, quindi, di realizzare strutture a più alte prestazioni. Si scelgono fibre ad alto modulo elastico e tra queste il kevlar sta sparendo, lasciando largo spazio al carbonio, più affidabile e facilmente lavorabile. L'unidirezionale è preferito in quanto permette di orientare le fibre e irrigidire la struttura nella direzione di sollecitazione. Ad esempio, per aumentare la rigidità a flessione dello scafo in direzione prua-poppa occorrerà posizionare i tessuti a 0°, ovvero paralleli all'asse longitudinale della barca. Data la complessità, i progetti sono realizzati con software di simulazione a elementi finiti: si costruisce il modello dello yacht e delle sue strutture su programmi appositi, che permettono di osservare gli effetti delle sollecitazioni a cui viene sottoposto lo scafo in condizioni normali di navigazione o in seguito ad eventi accidentali. Tale studio permette di ottimizzare la struttura rinforzando maggiormente le aree e alleggerendo il resto della struttura. A parità di proprietà meccaniche, un'imbarcazione "tradizionale" risulterà, quindi, più pesante della sua gemella realizzata con tecniche d'avanguardia, ma non per questo assolutamente meno sicura dell'altra; è stata semplicemente ottimizzata. Dallo studio di progettazione ci spostiamo in cantiere. Le tecniche attualmente utilizzate per la costruzione sono l'impregnazione manuale dei tessuti oppure l'uso del preimpregnato. Nel primo caso le fibre secche vengono stese sullo stampo e vengono poi impregnate di resina (vinilestere o epossidica) manualmente da un operatore. Per incollare l'anima alla pelle esterna, o in tutte le fasi della laminazione per raggiungere una maggiore uniformità e adesione degli strati, si applica il sacco a vuoto: consiste in un film di plastica che ricopre e sigilla il laminato in modo tale che, aspirando l'aria tra il film e le fibre, si ottimizza la compattazione dei tessuti e si uniforma il contenuto di resina. Nel caso del preimpregnato le fibre vengono acquistate dal cantiere già impregnate di resina epossidica, vengono posizionate sullo stampo e successivamente compattate con il sacco a vuoto durante la fase di catalisi in forno. Questa tecnica fornisce imbarcazioni con laminazioni più omogenee e di qualità superiore, ma può causare diversi problemi se non è conosciuta a fondo o se non si presta particolare cura. Innanzi tutto, il preimpregnato ha una data di scadenza, se conservato al di fuori di celle frigorifere.

È poi molto importante avere un forno efficiente, che possa mantenere una temperatura maggiore di 80°C in un volume enorme (considerando che deve contenere lo scafo di una barca di 30 o 40 metri) per almeno 8 ore. Utilizzando resina epossidica, la conseguenza di un non corretto ciclo, è una bassa Tg (temperatura di transizione vetrosa), ovvero il materiale tende ad ammorbidirsi se sottoposto ad alte temperature, quali quelle che può raggiungere uno scafo scuro sottoposto all'irraggiamento solare. Le temperature che lo scafo raggiunge in forno possono creare conseguenze molto gravi a un laminato sandwich di nido d'ape. L'aria residente nelle celle dell'anima può rimanere intrappolata; espandendosi, con l'aumentare della temperatura, causando lo scollamento del nido d'ape dalla pelle interna. Inoltre, per garantire una corretta adesione degli strati di fibra, è necessario evitare la contaminazione del preimpregnato da parte di polvere e umidità. In caso contrario è molto probabile che la struttura abbia in futuro problemi di delaminazione. Per lo stesso motivo, gli operatori che applicano il sacco a vuoto, che compatta gli strati di fibra, devono possedere la dovuta esperienza. La lavorazione della resina vinilestere richiede minori attrezzature e operatori meno specializzati. Il forno non è necessario, in quanto, una volta indurita, la resina raggiunge comunque un alto valore di Tg. Come buona norma, il locale di costruzione è climatizzato, mantenendo temperatura e umidità costanti per garantire un buon processo di catalisi della resina. I punti deboli della resina vinilestere, al confronto della resina epossidica, sono le basse proprietà meccaniche e un più rapido invecchiamento della struttura a causa dell'osmosi. Dal punto di vista estetico possono insorgere bolle sulla superficie esterna, se si ha una cattiva adesione dell'anima alla pelle esterna. Le problematiche connesse alla resina epossidica sono generalmente dovute a una non corretta procedura di lavorazione. I cantieri con esperienza decennale le hanno ormai affrontate e risolte e producono imbarcazioni che hanno la stessa affidabilità degli yacht costruiti in vinilestere. Parlando del lato economico, una rapida valutazione dei costi del solo materiale lascia intendere che uno yacht costruito in sandwich di nomex e resina epossidica, sarà molto più caro di uno yacht di pari lunghezza e disegno, ma costruito con anima in schiuma e resina vinilestere. Se entrambi sono costruiti con tecnica a impregnazione manuale si ha un rapporto di costi di 7 a 1, che aumenta ancora se si utilizza il preimpregnato. In questo computo non abbiamo considerato il contributo del maggior costo orario della manodopera e del forno.

Attualmente il punto di incontro tra le due tecnologie è la costruzione in infusione con l'utilizzo di fibre di carbonio. Si media l'alta affidabilità e facilità di lavorazione della tecnica di infusione con vinilestere alle alte qualità meccaniche del carbonio. Il prodotto finale è più pesante rispetto al preimpregnato ma ad un costo minore. Concludiamo questa carrellata sulle metodologie di costruzione dei cosiddetti megayacht osservando che, mentre le grosse imbarcazioni a vela fanno un uso abbondante di nuove tecnologie e nuovi materiali, tanto che ogni scafo spesso racchiude più d'una delle innovazioni qui descritte, nella cantieristica a motore gli sforzi verso l'innovazione tecnologica nel settore materiali sono molto ridotti, tanto che possiamo affermare che molte imbarcazioni a motore di serie, tra i 24 e i 30 metri, usano tecnologie vecchie di almeno 20 anni.