Le fibre naturali sono il futuro dei compositi automobilistici?

Le automobili sono tra i principali contributori alle emissioni di anidride carbonica (CO₂). È importante notare che non sono solo le emissioni dallo scarico durante l’uso a essere responsabili. Anche la produzione di automobili contribuisce alle emissioni di gas serra, in particolare alle emissioni di CO₂.

I processi di produzione ad alta intensità energetica per materiali come l’acciaio, così come la produzione di componenti come le batterie per veicoli elettrici, svolgono anch’essi un ruolo importante nel cambiamento climatico.

Di conseguenza, l’industria automobilistica sta lavorando attivamente alla riduzione del CO₂e nella produzione. CO₂e, o Equivalente di Anidride Carbonica, è un’unità standard per misurare e confrontare l’impatto di vari gas serra sul riscaldamento globale. 

Per raggiungere questo obiettivo, i produttori automobilistici stanno adottando diverse strategie, tra cui l’incorporazione di materiali sostenibili, l’ottimizzazione dei processi produttivi e l’adozione di nuove tecnologie.

Più recentemente, BMW Group (BMW-DE:XETRA) ha annunciato di aver raggiunto una svolta importante con l’utilizzo di compositi in fibra naturale, che ora saranno impiegati nei modelli di produzione in serie dopo diversi anni di sviluppo e ricerca approfondita. 

La svolta di BMW con i compositi in fibra di lino naturale

Il principale produttore premium mondiale di automobili e motociclette ha utilizzato per la prima volta materie prime rinnovabili nella BMW M Motorsport durante la stagione Formula E 2019 e successivamente nella BMW M4 DTM e M4 GT4, dove i compositi in fibra naturale hanno sostituito le parti in plastica di fibra di carbonio (CFRP).

Il CFRP è un materiale ad alta tecnologia che combina fibre di carbonio con altri materiali per formare un composito. È ben accolto nella maggior parte delle industrie, inclusa quella automobilistica. Sebbene sia migliore di altri materiali leggeri, è costoso a causa della materia prima.

Quindi, aziende come il produttore tedesco si sono rivolte ai compositi in fibra naturale. Come ha osservato BMW Group nel 2022, quasi tutti gli elementi della BMW M4 GT4 realizzati in CFRP sono stati sostituiti con innovativi compositi realizzati con fibre naturali. L’azienda ha dichiarato quanto segue al tempo:

“Non esiste un’altra auto da corsa GT in produzione di serie che corrisponda alla quantità di parti in composito di fibra naturale.”

Le soluzioni in fibra di lino sono state integrate in tutto il veicolo, inclusi gli interni, il cruscotto e la console centrale, nonché componenti della carrozzeria come il cofano, lo splitter anteriore, il bagagliaio, l’ala posteriore e le porte. Ad eccezione del tetto del veicolo, nulla coinvolgeva il CFRP. Anche questo sta cambiando, poiché i compositi realizzati con materie prime rinnovabili soddisfano le richieste più rigorose per le strutture del tetto stabilite dal governo nella certificazione della sicurezza stradale del veicolo, secondo l’ultimo rapporto di BMW Group.

Sostituire i compositi in fibra di carbonio con compositi in fibra naturale nel tetto del veicolo di nuova generazione del BMW Group porta a una riduzione del CO_₂e di circa il 40% nella produzione, oltre a ulteriori considerazioni sul fine vita, ha osservato.

Per questi componenti leggeri a base di lino naturale, BMW ha collaborato con Bcomp, una società svizzera di clean-tech, nella quale detiene anche una partecipazione tramite BMW i Ventures, il braccio di venture capital del costruttore di Monaco che investe in startup in rapida crescita nel settore automobilistico, contribuendo a plasmare la mobilità.

Oltre a BMW, Generali e Airbus Ventures, così come importanti OEM come Porsche Ventures e Volvo Cars Tech Fund, hanno anche investito in Bcomp per aiutarla a sviluppare “soluzioni di decarbonizzazione ad alte prestazioni”.

Bcomp ha sviluppato la tecnologia di rinforzo powerRibs, ispirata alle vene delle foglie, creando una struttura 3D su un lato di un elemento a guscio a parete sottile per massimizzare la rigidità con peso minimo. Successivamente, i rinforzi ampliTex hanno aggiunto uno strato visibile di fibre di lino per il materiale di rivestimento.

Ciò ha permesso all’azienda di ridurre la quantità di plastica usata per i pannelli interni fino al 70% e di tagliare le emissioni di CO₂ del 60%, con il beneficio aggiuntivo di una maggiore sicurezza grazie all’assenza di detriti affilati e schegge. Le materie prime rinnovabili e le fibre naturali utilizzate includono canapa, kenaf e lino, che hanno aiutato l’azienda a ridurre il peso di circa il 50% rispetto ai materiali convenzionali.

Dopo aver portato l’uso di soluzioni compositive innovative al livello successivo con la BMW M4 GT4, l’azienda ora lo sta portando a un livello completamente nuovo sfruttando i compositi in fibra naturale per la produzione in serie dei modelli futuri.

La costruzione di materiali leggeri rimane un focus cruciale per i produttori di automobili, insieme all’importanza crescente dell’uso di fibre naturali, che offrono un’impronta di carbonio ridotta nei materiali compositi.

“I compositi in fibra naturale sono un elemento vitale delle soluzioni leggere innovative nel motorsport, consentendo una riduzione delle emissioni di CO_₂e nel processo di produzione.”

– CEO di BMW M GmbH, Franciscus van Meel

Secondo BMW Group, la valutazione dei materiali ha dimostrato l’ottima idoneità delle fibre, soprattutto per componenti visibili esterni e interni. E ora, i materiali leggeri sperimenteranno il loro test di performance definitivo. Sono stati installati nella BMW M4 GT4 per la gara di 24 ore al Nürburgring. Franciscus van Meel ha aggiunto:

“La fibra naturale è un’innovazione che esemplifica perfettamente l’affermazione di BMW M ‘Nata in pista. Realizzata per le strade.’. Per questo siamo lieti di confermare la maturità in serie di questi materiali, una svolta che abbiamo raggiunto con il nostro partner ufficiale #BMW M Motorsport Bcomp. Non vediamo l’ora di vedere l’uso di questi materiali nelle future gamme di prodotti BMW M.”

Perché i compositi in fibra naturale sono importanti nell’industria automobilistica

I compositi svolgono un ruolo significativo nelle industrie dei materiali per la loro convenienza economica e sostenibilità ambientale. Un materiale composito è semplicemente un materiale prodotto combinando due o più materiali costituenti.

Combinare materiali con caratteristiche diverse conferisce ai materiali compositi proprietà speciali come maggiore resistenza, peso ridotto o durabilità migliorata. Questo li rende cruciali in numerose industrie. 

Alcuni dei materiali compositi più comuni sono fibra di vetro, fibra di carbonio, calcestruzzo, plastica rinforzata, compositi a matrice ceramica e altri.

Polimeri rinforzati con fibra di vetro (GFRP) e polimeri rinforzati con fibra di carbonio (CFRP), nel frattempo, sono i compositi più popolari usati nell’industria automobilistica per produrre auto grazie al loro alto rapporto resistenza/peso, resistenza alla corrosione, flessibilità, durabilità e capacità di contribuire all’efficienza del carburante e alla resistenza agli urti.

Tuttavia, una transizione globale verso energie rinnovabili e pratiche sostenibili, che ha spinto anche i produttori a passare alle auto elettriche, sta favorendo l’adozione dei compositi in fibra naturale.

La legislazione che richiede ai produttori automobilistici di riutilizzare e riciclare i materiali è un altro motivo per cui l’uso di fibre naturali nei materiali compositi sta crescendo. Di conseguenza, stiamo osservando un aumento dell’uso di materiali bio-based nell’industria automobilistica. 

Stanno effettivamente svolgendo un ruolo enorme nel rendere il settore più pulito e più verde, offrendo vantaggi sostanziali.

Ciò include il miglioramento dell’efficienza e la riduzione del peso. I compositi in fibra naturale sono leggeri per natura e, usandoli per produrre parti dell’auto come cruscotti, pannelli delle porte e altri componenti interni, il peso del veicolo può essere ridotto. Questa riduzione di peso significa anche meno energia necessaria per muovere l’auto, risultando in un consumo di carburante più basso. 

Un altro grande vantaggio dei compositi in fibra naturale è la loro resistenza e capacità di sopportare l’usura quotidiana, il che migliora la durabilità e l’affidabilità del veicolo.

Ancora più importante, le fibre naturali sono risorse rinnovabili, il che pone la sostenibilità al loro centro. L’uso di questi compositi consente ai costruttori di auto di ridurre la dipendenza da materiali nocivi a base di combustibili fossili, riducendo così le loro emissioni. 

Nel campo delle fibre naturali, che si stanno dimostrando molto utili per le industrie dei materiali, canapa, juta, sisal, lino, bambù, riso e kenaf sono tra le opzioni più popolari.

Tra queste, il lino è il materiale più ampiamente usato nei compositi grazie alle sue superiori proprietà meccaniche rispetto ad altre fibre naturali. Proviene dal fusto della pianta di lino o di semi di lino. Il tessuto di lino è comunemente noto come lino e si trova tra i tessuti più antichi conosciuti.

Le sue fibre di cellulosa, lunghe e continue, lo rendono idoneo come materiale di rinforzo nei compositi grazie alla loro eccellente rigidità e resistenza alla trazione. Il lino ha anche un aspetto naturale unico. 

Essendo biodegradabili per natura, a basso costo e leggeri, le fibre naturali sono tipicamente combinate con polimeri per creare materiali forti e durevoli per componenti automobilistici, poiché mancano delle proprietà meccaniche delle fibre sintetiche.

Ad esempio, la durezza della fibra di carbonio è oltre il 75% superiore a quella della fibra di lino. La fibra di carbonio è anche cinque volte più forte della fibra di lino, mentre la fibra di vetro è quattro volte più forte.

Inoltre, il modulo flessionale della fibra sintetica è anche moderatamente più alto rispetto a quello della fibra naturale. Tuttavia, il tasso di usura della fibra naturale è basso, rendendola adatta per ambienti abrasivi. Mentre la frequenza di vibrazione della fibra naturale è circa la stessa di quella delle fibre sintetiche, la capacità di immagazzinamento dell’energia d’impatto della fibra di vetro è superiore a quella della fibra di carbonio, della fibra flessibile e della fibra di kenaf.

Da non dimenticare, le fibre naturali sono sensibili all’umidità. Oltre alle preoccupazioni sulla qualità e coerenza di queste fibre, il loro legame con le matrici polimeriche è anche debole. I compositi in fibra naturale (NFC) realizzati combinando fibre naturali con diverse fibre sintetiche sono destinati a diventare la nuova rivoluzione nei materiali compositi.

Già, i compositi in fibra naturale sono ampiamente utilizzati dai produttori di auto. Oltre a BMW, Ford (F ) ha sperimentato con i compositi in fibra naturale per più di un decennio per creare interni di auto sostenibili. 

Mercedes-Benz (MBG.DE ) (MBG-DE:XETRA) è un altro che sta facendo progressi nell’uso di fibre naturali, in particolare nei loro pannelli interni. Parti dei suoi modelli A-class, C-class, E-class e S-class sono state fabbricate usando diverse fibre naturali, tra cui sisal, canapa, lana e lino.

Qualche anno fa, Bcomp ha segnalato di aver fornito le sue tecnologie ad alte prestazioni in fibra naturale al partner di sviluppo di Mercedes-AMG, HWA AG (H9W.DE ), per i paraurti anteriori delle auto da corsa Mercedes-AMG GT4. Realizzare il paraurti interamente in fibra naturale consente di usarlo per il recupero di energia termica, trasformando circa l’80% dell’energia immagazzinata in energia rinnovabile.

Come il motorsport guida la tecnologia della fibra naturale verso il mercato di massa

I produttori di automobili in tutto il mondo stanno attivamente incorporando i compositi in fibra naturale nei loro veicoli, principalmente per applicazioni interne ed esterne, per ottenere riduzione del peso e maggiore sostenibilità. 

Il BMW Group, in particolare, ha raggiunto la maturità in serie con i compositi in fibra naturale ed è ora pronto per la produzione in serie, avendoli utilizzati con successo nelle auto da corsa. Questo porta essenzialmente la tecnologia dei materiali innovativi e i suoi benefici, inizialmente limitati a auto premium e di lusso, alle masse.

Non è la prima volta che le auto sportive di alta gamma hanno contribuito a portare innovazioni al mercato di massa. I produttori di auto sono noti per utilizzare i loro veicoli ad alte prestazioni come incubatori per la tecnologia.  

Questo ha senso. Le auto di alta gamma tendono a essere molto costose e prodotte in volumi ridotti, il che significa che i produttori possono permettersi di sperimentare con esse. Possono essere usate come terreno di prova per materiali e tecniche avanzate prima che diventino economicamente vantaggiosi e scalabili per la produzione di massa. 

Nel tempo, materiali, processi e tecnologie tendono a filtrare verso le auto di massa, come si può vedere nella storia. Tra i nuovi materiali, la fibra di carbonio è un ottimo esempio. 

Per oltre un secolo, l’acciaio è stato il materiale principale nelle auto, fino a quando l’alluminio ha guadagnato popolarità alla fine del 1900 come alternativa più leggera all’acciaio. La sua leggerezza lo ha reso un candidato attraente per le auto da corsa, che hanno bisogno di leggerezza per raggiungere velocità estreme. Tuttavia, è principalmente usato per il blocco motore perché, sebbene sia leggero, efficiente in termini di carburante e resistente alla corrosione, non è particolarmente forte ed è anche costoso.

Fu allora che la fibra di carbonio arrivò e rivoluzionò l’industria. Fu ampiamente usata in Formula 1 e nelle hypercar grazie al suo incredibile rapporto resistenza-peso.

Più leggera sia dell’acciaio che dell’alluminio, la fibra di carbonio consente ai produttori di auto di ridurre il peso del veicolo migliorando al contempo le prestazioni e l’efficienza del carburante. Offre anche una migliore assorbimento di energia negli incidenti, rendendola ideale per le auto da corsa, che richiedono molte più caratteristiche di sicurezza e integrità strutturale rispetto alle auto standard. Questo è il motivo per cui la carrozzeria di una auto da corsa di Formula Uno è quasi interamente realizzata in fibra di carbonio. 

Quindi, dopo che McLaren ha presentato la prima auto di Formula 1 in fibra di carbonio negli anni ’80, altri team di F1 hanno iniziato a recuperare, e alla fine l’idea originariamente sviluppata per la pista è passata alle strade normali con la McLaren F1 del 1992, la prima a utilizzare compositi in fibra di carbonio, seguita da Ferrari e Lamborghini.

Tuttavia, l’alto costo dei materiali compositi e la complessità del loro processo di produzione significano che solo parti specifiche delle auto sono realizzate in fibra di carbonio o compositi rinforzati con fibra di carbonio (CFRP). 

Allo stesso modo, acciai ultra ad alta resistenza e freni in carbonio-ceramica hanno trovato spazio anche nelle auto di tutti i giorni. Tuttavia, i materiali non sono l’unica innovazione che ha compiuto il percorso dalle auto sportive di alta gamma al mercato di massa.

Processi come la stampa additiva, che i costruttori hanno iniziato a esplorare per stampare in 3D varie parti delle auto premium, sono un altro esempio. Una volta che i processi sono stati scalati, i produttori li hanno applicati con facilità alle parti del mercato di massa.

L’innovazione nella sostenibilità è un altro grande fattore. Oltre ai compositi in fibra naturale, marchi esotici hanno implementato compositi bio-based, fibre di carbonio riciclate e produzione di alluminio più verde per soddisfare i requisiti di emissione. 

Oltre a fungere da banco di prova per materiali ecologici, tecnologie come trasmissioni, sospensioni, freni a disco, sistemi di infotainment sofisticati e attrezzature di sicurezza avanzate sono state incorporate per prime volte nelle auto di alta gamma in una forma o nell’altra.

Quindi, le auto sportive di alta gamma consentono ai produttori di testare tecnologie all’avanguardia e caratteristiche di design in modo economico prima di poterle produrre per le masse, il che comporta limitazioni come costi, inflessibilità, mancanza di personalizzazione, potenziale diminuzione della qualità e rischi di scorte invendute. 

Introdurre nuove capacità in questi modelli premium e in edizione limitata permette ai produttori di avere un migliore controllo sulla tecnologia e sui processi, fissando nuovi benchmark e consentendo anche ad altri di innovare.

Investire nella tecnologia dei compositi in fibra naturale

Leader nei materiali compositi, la gamma di prodotti di Hexcel Corporation (HXL ) include fibra di carbonio per l’uso nell’aerospazio commerciale, nello spazio, nella difesa e nelle applicazioni industriali. È anche coinvolta in rinforzi speciali e altri materiali a matrice rinforzata con fibra, resine, nido d’ape e strutture composite.

Alcuni anni fa, Hexcel ha annunciato lo sviluppo di una nuova gamma di prodotti che combinava il suo contenuto di resina bio-derivata con rinforzi in fibra naturale per creare soluzioni materiali per l’automotive e altre applicazioni.

All’epoca, l’azienda ha osservato che la sua gamma HexPly Nature offre ai produttori la possibilità di passare da soluzioni materiali a base di petrolio a quelle biobased senza compromettere le prestazioni o l’efficienza dei processi.

Hexcel Corp  

Per quanto riguarda le performance di mercato di Hexcel, ha una capitalizzazione di mercato di 4,57 miliardi di dollari con le azioni HXL che scambiano a 56,87 $, in calo del 9,3% YTD. Con ciò, ha un EPS (TTM) di 1,51 e un P/E (TTM) di 37,66. Il rendimento del dividendo offerto è dell’1,20%.

Per quanto riguarda i dati finanziari, l’azienda ha registrato 457 milioni di dollari di vendite nel primo trimestre del 2025, comprendenti 280,1 milioni di dollari nell’Aerospazio Commerciale e 176,4 milioni di dollari nella Difesa, Spazio & Altro. L’EPS diluito GAAP, nel frattempo, è stato 0,35 $, e l’EPS diluito rettificato è stato 0,37 $. Il margine lordo per il trimestre è stato del 22,4%.

Nel Q1 2025, il denaro netto utilizzato per le attività operative è stato 28,5 milioni di dollari, e le spese in conto capitale su base di cassa sono state 26,1 milioni di dollari. Il flusso di cassa libero, nel frattempo, è stato di (54,6) milioni di dollari.

Durante questo periodo, Hexcel ha restituito 64 milioni di dollari agli azionisti tramite riacquisto di azioni e dividendi. Ha anche rifinanziato 300 milioni di dollari di debito a tasso fisso.

“La proposta di valore fondamentale di Hexcel rimane solida, guidata dalla domanda per i nostri innovativi compositi leggeri, che genereranno una forte crescita delle vendite ciclica e secolare nel tempo.”

– CEO Tom Gentile

Ultime notizie e sviluppi sulle azioni di Hexcel Corp (HXL)

Considerazioni finali: Il futuro della fibra naturale nelle auto

Mentre i produttori di auto lavorano per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione, le fibre naturali sono destinate a svolgere un ruolo cruciale. Sebbene la fibra di carbonio rimanga preziosa per la sua forza ineguagliabile, i compositi in fibra naturale, in particolare le soluzioni a base di lino, stanno guadagnando terreno grazie al loro potenziale di rivoluzionare la produzione automobilistica. 

Riducendo le emissioni di carbonio, consentendo progetti leggeri e soddisfacendo esigenze di prestazioni rigorose, i compositi in fibra naturale rappresentano un’alternativa convincente alla fibra di carbonio. Questi compositi naturali promettono di essere la prossima innovazione significativa, aiutando a scalare la mobilità sostenibile dalle auto sportive premium alle auto di tutti i giorni e guidando l’industria automobilistica verso un futuro più verde.