I prodotti in fibra di carbonio ottenuti per pultrusione stanno scendendo dal loro piedistallo e cominciano silenziosamente a sfidare l’ambito più complesso dell’ingegneria civile.

La pultrusione in fibra di carbonio, per essere onesti, era un tempo un termine «di fascia alta» nel nostro settore. Anni fa, quando si parlava di prodotti ottenuti per pultrusione, prodotti ci si riferiva immediatamente a oggetti comuni come telai per porte e finestre in fibra di vetro, canaline per cavi e griglie di protezione. Fibra di carbonio? Quella roba era troppo costosa: non ce la potevamo permettere e non ne avevamo bisogno.

Ma dopo diversi anni sul mercato, in particolare negli ultimi due anni, ho notato un cambiamento radicale nel panorama. I prodotti in fibra di carbonio ottenuti per pultrusione stanno scendendo dal loro piedistallo, entrando silenziosamente nell’ambito più impegnativo dell’ingegneria civile.

Oggi condividerò la mia prospettiva, da venditore, su ciò che la tecnologia di pultrusione in fibra di carbonio ha realmente portato sul tavolo.

I. Da «acciaio» a «carbonio»: una battaglia difficile per la riduzione del peso
Cosa temono di più i venditori nei confronti dei clienti? Non il prezzo, ma la domanda: «Perché dovrei scegliere il vostro prodotto?»

Il settore dell'ingegneria civile è estremamente conservatore. Se chiedete a un progettista di sostituire il calcestruzzo armato con materiali compositi scuri, la sua prima reazione sarà sicuramente scuotere la testa. Tuttavia, negli ultimi due anni un problema critico è diventato innegabile: l'acciaio è troppo pesante e soggetto alla ruggine.

In particolare in luoghi come ponti transmarini, aeroporti costieri e impianti chimici, i tradizionali cavi e le barre di armatura in acciaio presentano due difetti fatali: innanzitutto, il loro peso eccessivo limita le prestazioni di campate lunghe; in secondo luogo, i problemi di corrosione comportano costi di manutenzione illimitati.

L'emergere delle barre di armatura in fibra di carbonio ottenute per estrusione continua (pultrusione) risolve esattamente questo problema.

Prendiamo ad esempio il ponte di Qingdao Haikou Road sul fiume Fenghe, che ha suscitato grande attenzione lo scorso anno: si tratta del primo ponte cinese a utilizzare tiranti sospesi in fibra di carbonio a grande filato. I tiranti sospesi di questo ponte impiegano barre di armatura in fibra di carbonio a grande filato 48K prodotte mediante pultrusione.

Quando lo presento ai clienti, i due aspetti di cui vado più fiero sono: primo, è leggero. Per le barre di sospensione, la fibra di carbonio pesa solo un quinto, o addirittura meno, rispetto ai tradizionali cavi d'acciaio. Secondo, non si ossida. Questo è fondamentale, in particolare nelle zone costiere. A Qingdao, la brezza marina provoca una grave corrosione da nebbia salina, il che significa che i comuni cavi d'acciaio devono essere sostituiti dopo soli dieci anni circa. La fibra di carbonio, invece, è intrinsecamente immune a questo fenomeno.

Non si tratta semplicemente di costruire un ponte; è come acquistare una polizza assicurativa "a vita" per esso.

II. "Progetti stella" nel settore delle costruzioni: da Shanghai a Xiamen

Se il ponte Fenghe ha stabilito un precedente, i progetti successivi sono stati il vero banco di prova.

Ho incontrato alcuni colleghi della China Construction Eighth Engineering Bureau a una fiera e abbiamo parlato del loro progetto Shanghai Midea Global Innovation Park. In tale progetto sono stati utilizzati, come tiranti di sospensione pesanti, rinforzi in fibra di carbonio ad alto numero di filamenti, con diametro di 12 mm. Indovinate un po’? Rispetto ai tradizionali tiranti in acciaio, l’impiego di acciaio è stato ridotto del 60% e il peso è stato dimezzato.

Questi dati hanno immediatamente colpito il cliente. L’architettura moderna tende sempre più a perseguire ampie luci e uno status di "landmark", ma i materiali tradizionali sono troppo pesanti, limitando la fantasia dei progettisti. I tiranti estrusi in fibra di carbonio rappresentano il materiale che fornisce tale "supporto".

E poi c’è l’aeroporto di Xiamen Xiang’an. Il progetto era situato su un’isola, dove l’ambiente corrosivo era immaginabile solo con grande difficoltà. Il team ingegneristico ha dimostrato la applicazione di tiranti in fibra di carbonio, con un diametro superiore a 20 millimetri e una forza di rottura misurata superiore a 650 kN. Nel nostro settore, questo viene definito "sostituzione ad alta resistenza", ossia la sostituzione diretta dei tiranti originali in acciaio ad alta resistenza con tiranti in fibra di carbonio.

Immaginate, in futuro, quando prenderemo un volo, gli imponenti edifici dei terminal sopra di noi saranno sostenuti dai nostri prodotti in fibra di carbonio; la sensazione sarà sicuramente diversa.

III. Innovazione nei filati ad alto numero di filamenti: rendere i "materiali di lusso" più accessibili

Dopo aver detto tutto ciò, alcuni colleghi potrebbero chiedere: "Il prodotto è eccellente, ma è assurdamente costoso; come possiamo promuoverlo?"

È qui che entra in gioco il contributo delle fibre di carbonio a grande fascio. In precedenza, la fibra di carbonio era costosa soprattutto perché utilizzava fasci piccoli da 12K (dove 1K indica 1000 monofilamenti in un fascio di fibra) e 24K, ottenendo prestazioni massime ma anche prezzi estremamente elevati. Oggi, invece, grandi aziende nazionali come Shanghai Petrochemical e Sinopec Shenying hanno acquisito la capacità di impiegare fasci da 48K.

Qual è il principale vantaggio dei fasci a grande sezione? Il costo ridotto. Sebbene fasci di filamenti individuali più spessi rendano più difficile l’impregnazione con resina, i produttori nazionali hanno superato questa sfida migliorando il processo di pultrusione.

Costi inferiori aprono la strada a nuove applicazioni. Materiali precedentemente utilizzati esclusivamente nell’aerospaziale e nelle gare di Formula 1 possono ora essere impiegati nelle costruzioni edilizie, incorporati nel calcestruzzo e persino trasformati in cavi di lunghezza maggiore.

Parlando di cavi lunghi, lo scorso anno è stato raggiunto un traguardo importante: la Shanghai Petrochemical ha prodotto cavi di rinforzo in fibra di carbonio lunghi 100 metri, utilizzati nel piazzale a struttura membranale pneumatica di un progetto autostradale. Tale cavo era lungo 92 metri ma pesava soltanto 65 chilogrammi, ovvero l’80% in meno rispetto ai cavi d’acciaio. Per il suo montaggio non era necessaria una gru di grandi dimensioni; bastavano pochi operatori. Ciò, in passato, era impensabile.

IV. Mostrare al cliente il costo: non guardare solo la «facciata», ma la «sostanza»

In quanto addetto alle vendite, il mio strumento più efficace rimane sempre la dimostrazione del costo al cliente.

"Signor Wang, non sottovaluti il potere dei miei pali in fibra di carbonio, che costano centinaia di migliaia di euro a tonnellata, mentre i suoi cavi d'acciaio ne costano solo poche migliaia. Faccia i conti: utilizzando i miei pali, potrà risparmiare su tutti i successivi costi di protezione anticorrosiva e manutenzione; potrà realizzare campate più ampie con pali più sottili, risparmiando sia acciaio che spazio; il suo cantiere si trova sulla cima di una montagna e l’uso dei miei pali le consentirà di ridurre in modo significativo i costi di trasporto e sollevamento..."

Questa è la logica fondamentale dei prodotti estrusi in fibra di carbonio: il costo totale sul ciclo di vita.

Attualmente, il Paese sta promuovendo con decisione la strategia dei "due carboni" (anidride carbonica, fibra di carbonio e sequestro del carbonio), incoraggiando il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni. I profili estrusi in fibra di carbonio sono per natura un materiale ecologico; riducono il peso strutturale, il che significa che durante la costruzione si possono impiegare quantità minori di materiali ad alta intensità energetica, come cemento e acciaio.

Ho un "Rapporto di analisi delle tendenze globali del settore dei profili in fibra di carbonio ottenuti per estrusione continua", che prevede che, entro il 2026, il tasso di produzione nazionale cinese raggiungerà il 90%. Cosa indica questo dato? È un chiaro segnale a favore della sostituzione con prodotti nazionali e rappresenta un punto di svolta per la riduzione dei prezzi e per una crescita esplosiva delle applicazioni.

Dalla Wind River di Qingdao ai parchi dell’innovazione di Shanghai, fino all’aeroporto di Xiang’an a Xiamen, i prodotti in fibra di carbonio ottenuti per estrusione continua stanno avendo un impatto significativo nel campo dell’ingegneria civile. In passato vendevamo "materiali"; oggi vendiamo "soluzioni": soluzioni per prolungare la vita utile dei ponti, soluzioni per ridurre il peso degli edifici e, soprattutto, soluzioni finanziarie per abbattere i costi complessivi dei nostri clienti.

Come addetto alle vendite di materiali compositi, mi sento fortunato a vivere in questa era di trasformazione. Osservando quei rinforzi in fibra di carbonio nera incorporati nel calcestruzzo armato, non sto semplicemente consegnando un palo, ma anche l’ambizione e il futuro del settore: «vincere la forza con la forza».