Alla presenza di un vasto pubblico di addetti ai lavori, che includeva partecipanti provenienti da diversi settori produttivi pubblici e privati, ENEA ha inaugurato lo scorso 27 giugno una maxi infrastruttura per la manifattura additiva: si chiama MAIA - Materiali Avanzati in una Infrastruttura Aperta ed è stata realizzata presso il Centro Ricerche ENEA di Casaccia con un investimento complessivo, fra apparecchiature ed infrastrutture, di circa 6M€ da parte di Regione Lazio e di ENEA e si occuperà della realizzazione di componenti destinati principalmente ai settori dell’aerospazio, del biomedicale, dell’energia e dell’automobile. 

Ha aperto i lavori il Presidente dell'ENEA, Gilberto Dialuce, sottolineando come l’infrastruttura realizzata sia “il risultato del nostro impegno costante nell’innovazione tecnologica e nella ricerca. Con questa infrastruttura ENEA si posiziona come leader nella ricerca sui materiali e nella produzione additiva, ponendosi come centro di riferimento di eccellenza nel panorama nazionale”. 

L’infrastruttura è ospitata presso una delle hall tecnologiche del Dipartimento Sostenibilità Circolarità e Adattamento al Cambiamento Climatico dei Sistemi Produttivi e Territoriali (SSPT), e comprende macchine di stampa 3D industriali, sistemi avanzati per il controllo non distruttivo di componenti e apparecchiatura di processo per la mitigazione di eventuali difetti risultanti dalla fase di stampa (c.d. Pressatura isostatica a Caldo). 

MAIA potrà erogare servizi avanzati alle imprese e potrà essere utilizzata per svolgere progetti di ricerca, in collaborazione con Aziende e Organismi di Ricerca, con la possibilità di accesso e utilizzo diretto delle apparecchiature. 

Il Direttore Generale dell'ENEA, Giorgio Graditi, chiudendo la sua relazione all'evento, ha evidenziato che “MAIA non è solo un laboratorio di ricerca avanzato, ma un vero e proprio motore di innovazione utile per diversi settori del sistema produttivo del nostro Paese. Gli esempi di applicazione dei materiali sviluppati da MAIA sono la testimonianza dell’impegno dell’ENEA verso soluzioni sostenibili e di alta tecnologia per contribuire fattivamente alla transizione ecologica”. 

La Direttrice del Dipartimento SSPT, Claudia Brunori, è poi intervenuta delineando le principali attività del Dipartimento, evidenziando come le tecnologie additive possono contribuire alla sostenibilità dei processi di produzione industriale, facilitando la transizione della società verso un’economia circolare e sottolineando che la stampa 3D può prolungare la vita di impianti e prodotti, realizzando parti di ricambio non più disponibili a catalogo.  

Stefano Pinca, Direttore della Divisione Research Development and Academy - Istituto Italiano della Saldatura, ha illustrato la normazione relativa alla certificazione delle nuove figure professionali che si rendono necessarie in ambito industriale per l’impiego delle tecnologie AM,  

Luigi Campitelli, Direttore Spazi Attivi e Open Innovation – Lazio Innova ha illustrato la centralità della Open Innnovation e del trasferimento tecnologico negli attuali percorsi di innovazione e gli sforzi compiuti da Lazio Innova per la promozione di tali tematiche. 

L’intervento di Dario della Sala, Responsabile della Divisione SSPT - PROMAS, ha ricostruito le fasi di ideazione e realizzazione dell’Infrastruttura, rallentate dal COVID e dalle sue conseguenze, nonchè i pregi principali e i limiti realizzativi offerti dalle tecnologie di additive manufacturing.  

In conclusione, ha dato vita ad una tavola rotonda imperniata sulle prospettive realizzative e il posizionamento delle organizzazioni presenti nel settore della manifattura additiva, cui hanno partecipato esponenti dell’industria fra cui il Dott. Cretella di AVIO e l’Ing. Alunni di Fucine Umbre, il Ten. Col. Laura Manduchi del Centro sperimentale del volo di Pratica di Mare dell’Aeronautica Militare, l’ing. Lionetti di Rina Consulting, oltre al Dott. Andrea Porcari di AIRI – Associazione Italiana per la Ricerca Industriale. 

L’evento è poi proseguito con la visita ai laboratori dell’infrastruttura presenti nella hall tecnologica: 

Laboratorio di stampa additiva a letto di polvere mediante fascio di elettroni (EBM) 

Il laboratorio realizza componenti tridimensionali in lega di titanio (Ti6Al4V ELI) applicata principalmente nei settori aeronautico aerospaziale e biomedicale mediante stampante GE Additive ARCAM A2. A partire dal modello digitale del componente, dopo opportune ottimizzazioni geometriche mirate alla riduzione di supporti di stampa, è possibile stampare componenti inviluppati in un volume di 200 x 200 x 380 mm, anche sfruttando la possibilità di realizzare una moltitudine di componenti, di minore dimensione ed anche differenti fra di loro, nello stesso lavoro di stampa. La polvere non fusa viene recuperata per essere impiegata nei successivi lavori di stampa. In questo modo si realizzano componenti in modo sostenibile in quanto si usa il materiale e l’energia di fusione strettamente necessari alla realizzazione del componente. 

Laboratorio di stampa additiva basata su "Metal Fused Filament Fabbrication (MFFF) 

Nel laboratorio, una stampante MetalX della Markforged viene utilizzata per produrre componenti metallici in rame, IN 625, acciai 17-4PH, A2 e H13. La tecnologia MFFF permette di estrudere e depositare filamenti ibridi ad elevata carica di polvere metallica, strato dopo strato, a partire da un modello digitale. Dopo la stampa, l'oggetto (green) viene trattato con uno speciale processo di lavaggio in temperatura in un solvente per eliminare la parte cerosa e successivamente sinterizzato in forno, eliminando il legante polimerico residuo e trasformandolo in un solido metallico. La peculiarità di questa tecnologia di stampa di componenti metallici risiede nella semplicità di sostituzione del materiale con la possibilità di progettare e realizzare di prototipi in breve tempo ed ad un costo contenuto a scapito di caratteristiche buone ma inferiori a quanto realizzabile con stampanti a letto di polvere. La stampa MFFF è utilizzabile per lo sviluppo di nuovi prodotti in vari settori quali componenti alleggeriti per il settore automotive, componenti personalizzati per il made in Italy (vedi moda, accessori, componentistica per mobili), componentistica prototipale per il settore chimico (con materiali ad elevata resistenza a corrosione quali IN625 e Cu) in generale per componenti ed utensili personalizzati in vari settori della meccanica. 

Impianto di tomografia industriale avanzata a Raggi X 

L’impianto è utilizzato per la caratterizzazione fisica dei materiali e dei componenti innovativi, rilevando difetti come cricche, porosità, inclusioni nei metalli e delaminazioni ed altre tipologie di difetti nei componenti in materiale composito. L’impianto a raggi X Gilardoni -Mod-XE-L HE 450 impiega la Tomografia Assiale Computerizzata (TAC), che permette di esplorare l’intero volume dei componenti. Il sistema dispone di tre assi traslativi e una tavola rotante per eseguire radiografie in tempo reale. La doppia sorgente di raggi X include un minifuoco per campioni spessi e un microfuoco per quelli sottili, operando su componenti complessi entro un volume fino a 500 mm di diametro e 700 mm di altezza con la possibilità di identificare difetti fra 40-100 micrometri in funzione dello spessore analizzato. I dati sono acquisiti tramite un pannello digitale a stato solido, generando immagini radiografiche ad alta risoluzione. Un software di ricostruzione tomografica consente di esaminare i componenti in 3D, effettuare misure dimensionali e caratterizzare difetti, garantendo la conservazione e fruizione duratura dei risultati. La tomografia viene utilizzata per identificare difetti di stampa, verificare la corrispondenza con il modello e valutare l'effetto di trattamenti termomeccanici, fungendo da tecnologia di riferimento per altre tecniche. 

Laboratorio con linea di estrusione bivite da banco 

Utilizza un estrusore bivite DR. COLLIN GMBH per plastificazione, miscelazione e dispersione di polimeri e cariche in materie plastriche, processando lotti di materiale tra 0,5 e 5 kg/ora. La linea comprende l'estrusore Teach Line Compoundere ZK 25 T, due dosatori volumetrici (per granuli e polveri), una vasca di raffreddamento, una taglierina Teach Line Strand Pelletizer Type CGS 171 T e un sistema di traino con avvolgitore orizzantale. La materia prima viene dosata in una tramoggia, miscelata dalle viti rotanti in un cilindro riscaldato e, infine, estrusa attraverso la filiera. Il filamento fuso viene raffreddato in una vasca d'acqua e può essere avvolto su bobine o tagliato in pellet. Le applicazioni includono lo sviluppo di compositi polimerici, compositi metallo-polimero, materiali caricati con particelle o fibre e processi di lavorazione di materie prime seconde da cicli di recupero. Il laboratorio si integra, quindi, con il laboratorio di stampa MFFF e FDM (Filamente Deposition Molding) per lo studio e la preparazione di nuove formulazioni originali di filamenti per la stampa metallica e compositi termoplastici rinforzati. 

Laboratorio di bio-stampa 3D 

E’ uno spazio dedicato alla creazione di supporti stampabili per una vasta gamma di applicazioni biomediche e biotecnologiche. I materiali, preparati a partire da precursori commerciali, con la possibilità di impiego di nuovi materiali in fase di sviluppo, possono essere processati tramite BIOPLOTTER 3D DISCOVERY di REGENHU. La macchina è composta da quattro teste di stampa specializzate, ognuna progettata per depositare materiali con diverse viscosità e per creare strutture complesse con polimeri termoplastici. Operando in un ambiente sterile con una cappa di classe 2A e un sistema UV integrato, il bioplotter utilizza sofisticati software per controllare le operazioni e il design dei modelli. Le applicazioni includono la costruzione di “impalcature di sostegno” (scaffold) biocompatibili su cui dare sviluppo alla crescita di colture cellulari, la creazione di modelli tumorali per studi di rilascio di farmaci e il test di compositi polimerici funzionali. In futuro, il laboratorio mira a sviluppare strutture avanzate come scaffold impiantabili, organi artificiali, dispositivi protesici e dispositivi farmaceutici personalizzati, oltre alla stampa di materiali funzionali come i reticoli metallorganici (Metal Organic Frameworks). 

Comunicato stampa ENEA completo

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