Megayacht in vetroresina e materiale composito

Cento-centocinquanta piedi di barca con scafo realizzato in materiale composito. Come vengono realizzati questi megayacht e come valutarne le reali caratteristiche? Seguiamone passo passo la costruzione. Innanzi tutto bisogna realizzare il progetto: linee d’acqua, strutture interne e piani di laminazione. Si possono distinguere due grandi famiglie: i progetti di stampo tradizionale e i progetti che sfruttano tecnologie di avanguardia, con maggiore riguardo per le prestazioni.

La scelta di uno o dell’altro non vuol dire propendere, a priori, per un’imbarcazione più sicura o solida. Guardando i piani di laminazione dell’imbarcazione, si osserva che gli yatch di tipo tradizionale sono generalmente monolitici o in sandwich di balsa o schiuma PVC. La resina utilizzata è vinilestere con fibre di MAT accoppiati a tessuti o biassiali in vetri o ibridi 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 della sollecitazione 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 e 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 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 o 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 della resina.

Nel caso del preimpreganto le fibre vengono acquistate dal cantiere già impregnate di resina epossidica, vengono posizionate nello 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 nono 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.