ASSOCIAZIONE ARMA AERONAUTICA CESMA VERSO HORIZON 2020: IL RUOLO DI NUOVI MATERIALI E DELLE TECNOLOGIE DI MANIFATTURA PER L’AEROSPAZIO I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Pierclaudio Iaia Pozzuoli – 17 Ottobre 2012 Il materiale contenuto in questa presentazione (Materiale) è di proprietà di Alenia Aermacchi S.p.A. (Alenia). È vietato qualsiasi utilizzo del Materiale se non preventivamente autorizzato da Alenia per iscritto. Le informazioni riportate nel Materiale hanno solo un fine illustrativo. Alenia non dà garanzia di validità dei contenuti e non sarà responsabile di utilizzi abusivi del Materiale. © Alenia Aermacchi – Tutti i diritti riservati

I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Alenia Aermacchi, leader nazionale dell’industria aeronautica nel settore dell’ala fissa, pone in primo piano nella sua strategia lo sviluppo di nuove tecnologie per il mantenimento e l’incremento della competitività sul mercato. L’incremento del know how relativo ai materiali e processi manifatturieri innovativi ha sempre avuto una grande rilevanza in tale strategia. Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale La Famiglia ATR Aereo regionale da trasporto con bimotore turboprop progettato e fabbricato da Alenia Aermacchi in una joint venture 50/50 con EADS. ATR42 (42-50 seats) and ATR72 (64-74 seats) sono molto apprezzati da passeggeri e airlines per gli elevati standard di comfort, i bassi costi operativi e la semplicità di manutenzione. L’ATR ha abbondantemente superato i 1000 velivoli ordinati. Parti in composito di responsabilità Alenia Aermacchi: > Vertical fin > Rudder > Horizontal stabilizer and elevator Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

ATR – Tipologia di Materiali e Processi Impiegati I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale ATR – Tipologia di Materiali e Processi Impiegati Fusoliera in lega leggera di alluminio “convenzionale”, con alcuni pannelli incollati (versione cargo) Ala con cassone in lega di alluminio e semiala esterna in Composito Carbonio-Epoxy Impennaggi in Composito Carbonio-Epoxy, con processi innovativi proprietari Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

ATR 42/72 Timone ed Elevatore I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale ATR 42/72 Timone ed Elevatore Struttura tipo Sandwich con Skin Carbon/Epoxy (Configurazione Pannellizzata/Full Depth) ATR 42/72 Deriva e Stabilizzatore Struttura tipo laminato con pannelli cobondizzati e con cassone integrale cocurato multispar (Tecnologia Patented) Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

ATR 42/72 HORIZONTAL STABILIZER AND VERTICAL FIN I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale ATR 42/72 HORIZONTAL STABILIZER AND VERTICAL FIN ( tecnologia sviluppata in ambito Ricerca IMI “Strutture Fortemente Caricate, inizio anni ‘90) Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

Boeing 787 “Dreamliner” Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012 I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Boeing 787 “Dreamliner” Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

Boeing 787, partecipazione Alenia Aermacchi I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Boeing 787, partecipazione Alenia Aermacchi Due barili di fusoliera (sez. 44 e 46), realizzati come “one piece barrel” con automated fiber placement con stringer a forma di “hat” cocurati Ordinate di fusoliera per Resin Film Infusion Stabilizzatore orizzontale multispar “one piece” cocurato (concetto ATR, brevetto Alenia Aermacchi) Nel 787 la parte di struttura realizzata in composito supera il 50% Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

EFA 2000 – Ala Sinistra in Composito - Cobonded I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale EFA 2000 – Ala Sinistra in Composito - Cobonded Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

M 346 Master Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012 I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale M 346 Master Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

M 346 Struttura Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012 I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale M 346 Struttura Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale La storia insegna - L’esempio impennaggi ATR: le ricerche possono essere particolarmente efficaci quando sono orientate a concrete applicazioni industriali - Gli esempi 787,EFA e M346: il know how acquisito con riferimento ad un progetto può avere ricadute su progetti diversi, ma che presentino analogie di problematica tecnica Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Innovazione nel settore dei Materiali e Processi Manifatturieri attraverso progetti di ricerca in ambito Europeo, Nazionale e Regionale, con il coinvolgimento dei Distretti, dell’Accademia, dei Centri Ricerche, della Supply Chain Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

Mercato Regionale: previsioni 2012-31 I 9.000 velivoli regionali attualmente operativi(1) costituiscono il 37% della flotta mondiale (oltre il 42% dei voli operati nel 2010). Nei prossimi 20 anni sono previsti circa 6.400 ritiri, di cui quasi 4.000 nel segmento dei velivoli Turboprop (di questi 450 ATR). Il valore annuo medio del mercato regional turboprop è pari a oltre 2 BilUSD nei prossimi 10 anni, con un tasso medio di crescita (CAGR) del valore del mercato regional turboprop del 3,3% La domanda del mercato si sta orientando verso velivoli regionali a maggiore capacità Available Seat Kilometers Regional Traffic (Billions) Trend Capacità delle Consegne Nei prossimi 20 anni il traffico aereo relativo a velivoli regionali crescerà ad un tasso medio annuo del 6% Un Survey condotto tra 12 compagnie aeree regionali europee, ha confermato questo trend: nei prossimi anni sono richiesti velivoli di classe 90 pax a maggiore velocità. (1) I TP operativi sono c.a. 5.000, con un’età media di 19 anni. Negli ultimi 20 anni sono stati consegnati oltre 7.000 velivoli regionali, di cui oltre 3.000 TP.

Prospettive di Mercato del segmento Regionale Mercato Regionale: Offerta Attuale Distribuzione del Traffico Regionale L’attuale offerta Regional TP è costituita da 2 produttori principali, GIE-ATR e Bombardier, e 3 modelli. (Esiste anche un mercato residuale legato all’AVIC MA-600/700). 5 produttori e 14 modelli costituiscono l’offerta Regional Jet. Sebbene più lenti dei regional jet, attualmente i turboelica offrono costi operativi inferiori (di circa il 25%) confermandosi i vettori preferiti sulle tratte brevi (inferiori a 270nm) e a minor traffico. 270 NM Comparazione Costi Operativi Cash Per mantenere la competitività attuale, i costi operativi dei futuri velivoli turboprop dovranno diminuire soprattutto attraverso l’introduzione di motori più efficienti e a minor peso per posto, con maggiore velocità. Pratt & Whitney Canada dovrebbe lanciare nel 2012 lo sviluppo di un nuovo motore Turboprop per un futuro velivolo da 90-100 posti (classe 6-7.000Hp): studi già sono in corso con la produzione di componenti. Anche General Electric ha lanciato uno studio per motori TP (derivato dal turboshaft GE38 per elicotteri).

Requisiti preliminari New Regional TP Requisiti preliminari Requisiti Preliminari Nuovo Turboprop Capacità 90 pax a 32” pitch (95 pax a 31”) 5 abreast, bagagliaio sotto pavimento Entry Into Service EIS 2018 Cruise speed 320+ kTAS Propulsion Eco-compatibile Riduzione del 20% del SFC vs attuali propulsori Rispetto future normative impatto acustico Performance Maggiori dimensioni cabina Riduzione Rumore e Vibrazioni Elevata velocità di salita Minore distanza di decollo e atterraggio Elevato OEI (One Engine Inoperative) ceiling Range di almeno 1000 nm a massimo payload Configurazione 5-abreast Posizionamento NGTP Vantaggi Configurazione 5-abreast Maggiore confort cabina (spesso sediolino centrale non riempito) Installazione carrello più semplice Due porte di emergenza in meno 2 attendenti invece di 3 (ipotesi 4-abr) Bagagliaio sottopavimento più corto e meglio utilizzabile; ampio bagagliaio in cabina

New Regional TP Scenario Competitivo Fonte: Marketing Strategico Alenia Aermacchi Jully 2011 – Prot 070-11

Clean Sky main innovative technologies Smart structures & low-noise configurations New concepts & active control, active wing technologies Innovative rotor & engine integration Monitoring Consistency Synergy Low-noise & lightweight low-pressure systems High efficiency low Nox cores Novel configurations Green design, manufacture, maintenance, recycling for Airframe & Systems All electrical aircraft technologies and systems Thermal management Green trajectories management Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

Clean Sky GRA Team : 5 Technological Domains Innovative structures (Low Weight Configuration) Lower weight Lower maintenance costs through multifunctional composites, advanced metallic materials, structure health monitoring Advanced aerodynamics (Low Noise Configuration) Improved aerodynamic efficiency Drag reduction Lower Airframe external noise through innovative solutions for wing and high lift devices and landing gears Innovative systems (All Electrical Aircraft) Lower fuel consumption through Bleed less architectures, Limited hydraulics, Energy management Evaluation of new avionics architecture in MTM domain for Fuel & noise reduction Lower Maintenance costs through Upgraded capabilities for MTM New aircraft configurations (NC) Lower fuel consumption NOx & CO2 reduction through Integration of Advanced turboprops, Open Rotors, Advanced turbofan 19

+ + CLEAN SKY – GRA GROUND DEMO Barrel di fusoliera con materiale composito innovativo ONE PIECE BARREL Lamination tool Cure tool STRINGERS + SKIN FLOOR + BULKHEAD + 20

Single Piece Barrel small scale test – No Stringers CLEAN SKY – GRA GROUND DEMO Barrel di fusoliera con materiale composito innovativo Single Piece Barrel small scale test – No Stringers A representative small scale tool has been provided to perform tests to support feasibility of single piece barrel. After fabrication small scale single barrel will be destructively evaluated Part bagged inside OML cure tool OML Cure tool Skin lamination on auxilary tool Part after cure Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

CLEAN SKY – GRA GROUND DEMO Barrel di fusoliera con materiale composito innovativo In the figure below, the Pressure Bulkheads are removed to provide a better understanding of the inner part of the Test Article. Ground Demonstrator general layout without Pressure Bulkheads – Isometric View Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

CLEAN SKY – GRA GROUND DEMO Central Wing Box in infusione liquida ISOMETRIC INBOARD VIEW ISOMETRIC BOTTOM VIEW ISOMETRIC TOP VIEW 23

La fusoliera – alternative di innovazione Soluzione Metallica I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale La fusoliera – alternative di innovazione Soluzione Metallica Soluzione in Composito Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

Nuove leghe alluminio-litio e alluminio-magnesio-scandio I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Fusoliera Metallica Nuove leghe alluminio-litio e alluminio-magnesio-scandio Processi di incollaggio e/o saldatura Progetti di Ricerca Finalizzati: TECMA – Tecnologia Materiali Metallici - PON art. 13 DAC SIFUR – Tecnologia Assemblaggio Fusoliera - PON art. 13 DAC ASAP – Adesivi Strutturali – PNR MIUR IMAST JTI GRA – Piattaforma Europea Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

Fusoliera in Composito Processo di fabbricazione “one-piece” I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Fusoliera in Composito Processo di fabbricazione “one-piece” Cockpit con impiego di Liquid Infusion Tecnologie di fabbricazione di parti specifiche (window frame, porte, floor beams, ecc.) di tipo innovativo (termoplastico, RTM, ecc.) Parti metalliche resistenti alla corrosione per l’accoppiamento galvanico col carbonio (leghe di titanio o leghe in alluminio con protezione/metodi di controllo migliorati) Progetti di Ricerca Finalizzati: SFIDA (Cockpit) – Regione Campania Contratto di Programma TECMA – PON art.13 DAC ELIOS – Saldatura Laser Leghe di Titanio – PON art. 12 CAMPUS – Saldatura Linear Friction Leghe Titanio – bando Regione Campania LOCOMACHS – Tecnologie di assemblaggio composito – VII FP L2 JTI GRA – Piattaforma Europea Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Cockpit di velivolo regionale con materiali e tecnologie innovative (ric. SFIDA) SKIN made in OPB technology with cocured stringers WINDOW PILOT FLOOR STRINGERS LANDING GEAR BOX FRAMES WINDSHIELD FUSELAGE FLOOR DOOR EMERGENCY PRESSURE BULKHEAD Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

Parti interne della fusoliera I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Parti interne della fusoliera Miglioramento dell’acustica interna Miglioramento della resistenza la fuoco Processi innovativi per la realizzazione degli interiors Progetti di Ricerca Finalizzati: ARCA – Materiali Compositi con caratteristiche self-damping - IMAST COCET – Materiali ressitenti al fuoco - PON art.13 IMAST IMM – Interiors con Materiali Multifunzionali – PON art. 13 DAC IFAMM – Interiors e Strutture di Fusoliera – PON art. 12 Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Schema di pannello di fusoliera con soluzione innovativa di “add on damping” (Ricerca ARCA) Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

L’ala – alternative di innovazione I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale L’ala – alternative di innovazione Soluzione in Composito in Liquid Infusion Progetti di Ricerca finalizzati: JTI GRA – Piattaforma Europea ASIA – Strutture Ala in Composito – PON art. 12 Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

JTI GRA – Piattaforma Europea I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale JTI GRA – Piattaforma Europea ASIA – Strutture Ala in Composito – PON art. 12 Integrazione Dimostratori ASIA - GRA ITD LWC 3.1 m 14.4 m 5 m INBOARD SECTION OUTBOARD SECTION C.L. 1.9 m 1.3 m ASIA GRA ITD - LWC 0.7 m 4.5 m SIMM. ASIA (INBOARD SECTION X 2): 1 Upper Panel (Skin + stringers) 1 Lower Panel (Skin + stringers) 24 ribs (TBC) 1 Front Spar 1 Rear Spar Front Spar Rear Spar Ribs Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

Gli Impennaggi – alternative di innovazione I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Gli Impennaggi – alternative di innovazione Soluzione in Composito ad alta performance Processo in Liquid Infusion Tronco di coda e bulkhead innovativi Progetto di ricerca finalizzato: SPIA – Strutture di Impennaggi in Composito – PON art. 13 DTA-DAP Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

Prospettiva di medio-lungo termine I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Prospettiva di medio-lungo termine Le attività di ricerca pianificate danno priorità alle applicazioni con tempistica compatibile con quella del progetto velivolo regionale (TRL elevato), ma includono anche miglioramenti dei materiali e dei processi con TRL più basso (materiali e processi “del futuro”). Fra questi ricordiamo: Materiali termoplastici per strutture primarie Nano Tecnologie e materiali self-repair Materiali Multifunzionali Structural Health Monitoring Strutture Self-Morphing Progetti di Ricerca Finalizzati JTI – 2 - Piattaforma Europea TECOP – Processi Materiali Compositi (Termoplastici) – PON art. 13 IMAST ISS – Materiali autoriparanti - VII FP IMPRESA – Nano Compositi Sensorizzati - IMAST FUZI – Structural Health Monitoring - PON art. 13 IMAST SARISTU – Strutture Intelligenti e Autodeformanti - VII FP L2 Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale CONCLUSIONI Nell’ambito della roadmap tecnologica di Alenia Aermacchi assumono grande importanza le tecnologie per il futuro velivolo regionale, da svilupparsi in integrazione con la supply chain ed il mondo accademico e della ricerca. Tale integrazione è fortemente favorita dalla funzione svolta dai distretti tecnologici ed aeronautici, a cui Alenia Aermacchi partecipa con un ruolo attivo di convinto supporto. Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012

Grazie per la cortese attenzione I Materiali e i Processi Manifatturieri per il Nuovo Velivolo da Trasporto Regionale Grazie per la cortese attenzione Convegno CESMA - Pozzuoli 17/10/2012