Studio su metodi di produzione di materiali di livellamento di campo (FGM)

Field grading materials (FGM) belong to the class of ‘’functionally graded materials’’, which are materials characterized by a gradual change in composition and properties in their structure. They are mainly used as insulators in GIS (‘’gas-insulated switchgear’’) and GILs (‘’gas-insulated lines’’) because of their abilities to homogenize the electric field and increase the discharge voltage, achieved through a structure characterized by non-uniform permittivity and/or conductivity. In this study, after a brief description of the different types of insulators (grouped into three groups: bulk-FGM, surface-FGM and multi-dimensional FGM), some methods for their production are proposed, highlighting variations in their insulating effects and possible drawbacks. Conventional production methods (CM) and more innovative ones (AM: ‘’additive manufacturing’’) are also compared to understand which might be the most suitable to promote a future diffusion of these materials. Finally, a possible integration of Artificial Intelligence (AI) into the manufacturing process of this category of materials and the actions needed for their competitive diffusion are proposed.

I materiali di livellamento di campo (FGM: ‘’field grading materials’’) appartengono alla classe dei ‘’functionally graded materials’’, ovvero materiali caratterizzati da una graduale variazione di composizione e di proprietà nella loro struttura. Vengono principalmente usati come isolatori nei GIS (‘’gas-insulated switchgear’’) e nei GIL (‘’gas-insulated lines’’) per le loro capacità di omogeneizzare il campo elettrico ed aumentare la tensione di scarica, ottenute grazie ad una struttura caratterizzata da permettività e/o conducibilità non uniforme. In questo studio, dopo una breve descrizione dei diversi tipi di isolatori (raggruppati in tre gruppi: bulk-FGM, surface-FGM e multi-dimensional FGM), vengono proposti alcuni metodi per la loro produzione, evidenziandone variazioni negli effetti isolanti ed eventuali svantaggi. Vengono, inoltre, distinti e confrontati i metodi di produzione convenzionali (CM: ‘’conventional manufacturing’’) e quelli più innovativi (AM: ‘’additive manufacturing’’) per cercare di capire quali possano essere i più adatti per promuovere una futura diffusione di tali materiali. Infine, viene proposta una possibile integrazione dell’Intelligenza Artificiale (AI) nel processo di produzione di tale categoria di materiali e le azioni necessarie per una loro competitiva diffusione.