Un esperimento distribuito tra Hawaii, Okinawa e New Jersey
Il DEVCOM Armaments Center dell’Esercito degli Stati Uniti ha sperimentato la produzione e la riparazione additiva di componenti elettronici durante Valiant Shield 2026, esercitazione multinazionale organizzata nell’area dell’Indo-Pacifico.
Il lavoro del centro di ricerca statunitense si è svolto tra il 21 giugno e il 2 luglio 2026 nell’ambito di Resilient Advanced Manufacturing for Contested Environments, iniziativa indicata con l’acronimo RAMFORCE. Il programma è stato progettato per verificare se sistemi di produzione avanzata, macchine utensili e strumenti digitali possano essere impiegati in località distanti dai principali depositi logistici.
Il dispositivo sperimentale era distribuito su tre aree. Jim Zunino, responsabile dei concetti futuri per la manifattura avanzata del DEVCOM Armaments Center, operava presso Schofield Barracks, sull’isola di Oahu, nelle Hawaii. Gli ingegneri Warren Venema, Chris Biancone e Max Rutka lavoravano a Camp Kinser, base del Corpo dei Marines situata a Okinawa, insieme ad Adrian Bailey della Sustainment Future Capabilities Directorate. L’ingegnere meccanico David Sabanosh forniva supporto da Picatinny Arsenal, nel New Jersey.
La disposizione delle squadre era parte integrante della prova. L’obiettivo non consisteva soltanto nel verificare il funzionamento di una stampante, ma nel capire se progettazione, diagnosi, assistenza tecnica e produzione potessero essere coordinate tra una sede negli Stati Uniti e installazioni operative nel Pacifico.
Che cosa significa “stampa 3D remota” in questo progetto
L’espressione stampa 3D remota può far pensare a una macchina controllata integralmente da un operatore situato a migliaia di chilometri di distanza. Il test del DEVCOM Armaments Center riguardava un concetto più ampio di produzione distribuita.
Gli operatori presenti nelle Hawaii e a Okinawa utilizzavano fisicamente le attrezzature, caricavano i materiali, posizionavano le schede elettroniche e controllavano le operazioni. Il personale del DEVCOM Armaments Center rimasto a Picatinny Arsenal poteva fornire assistenza ingegneristica, analizzare i problemi e contribuire alla preparazione dei dati digitali.
La parte remota risiedeva quindi nella possibilità di separare il luogo nel quale viene sviluppata la soluzione tecnica dal luogo nel quale viene eseguita la riparazione. Disegni, parametri, immagini della scheda e istruzioni di produzione possono essere trasferiti verso una postazione avanzata, evitando di spedire ogni volta l’intero componente sostitutivo.
Questo modello richiede una catena digitale controllata. I file devono essere identificati, autorizzati e protetti da modifiche non approvate. Occorre inoltre verificare che la macchina, il materiale e la configurazione disponibili nella sede operativa corrispondano a quelli utilizzati per qualificare il processo.
La trasmissione del file rappresenta pertanto una parte del sistema. La produzione distribuita dipende anche dalla gestione delle versioni, dalla sicurezza informatica, dalla tracciabilità dei parametri e dalla capacità di dimostrare che il componente ottenuto sul campo rispetti i requisiti applicabili.
Il ruolo di Sciperio e nScrypt
Il DEVCOM Armaments Center ha guidato le attività dedicate all’Advanced Manufacturing and Repair of Electronics, collaborando con i Marines del 3rd Maintenance Battalion e con Sciperio.
Sciperio è una società di ricerca e ingegneria che lavora su elettronica prodotta mediante processi additivi, meccatronica, materiali funzionali e integrazione di circuiti nelle strutture. L’azienda ha contribuito allo sviluppo delle procedure e all’applicazione delle tecnologie necessarie per depositare materiali conduttivi, ricostruire collegamenti e realizzare elementi elettronici personalizzati.
La piattaforma impiegata dai Marines era nRugged, sistema sviluppato da nScrypt per portare le funzioni della propria architettura Factory in a Tool in ambienti difficili. La macchina può combinare più operazioni nello stesso spazio di lavoro, anziché limitarsi all’estrusione di un materiale strutturale.
Secondo le specifiche pubblicate da nScrypt, nRugged può integrare fino a quattro teste. La configurazione per la produzione digitale può comprendere SmartPump per il microdosaggio di paste e inchiostri, nFD per l’estrusione di materiali termoplastici, nPnP360 per il posizionamento dei componenti e nMill per le lavorazioni meccaniche.
La combinazione permette, almeno dal punto di vista dell’architettura, di depositare piste conduttive, costruire supporti, collocare componenti elettronici e rifinire alcune superfici senza trasferire il pezzo tra macchine indipendenti.
nScrypt indica per nRugged una corsa di 238 per 173 millimetri sugli assi X e Y, 152 millimetri sull’asse Z e un piano riscaldato di 150 per 150 millimetri. Il sistema può essere alimentato a corrente alternata oppure con una sorgente compresa tra 25 e 28 volt in corrente continua. Con l’opzione a batteria, nScrypt dichiara un’autonomia massima di 48 ore, dipendente dalla configurazione e dal ciclo di lavoro.
Queste caratteristiche non rendono la macchina immune ai problemi del trasporto o dell’ambiente, ma sono state pensate per consentirne l’installazione su rimorchi, navi e strutture operative temporanee.
Dalla fotografia della scheda alla riparazione delle piste
Durante Valiant Shield 2026, i Marines hanno imparato a utilizzare il sistema nRugged di nScrypt per acquisire immagini ravvicinate delle schede elettroniche. Le fotografie venivano unite per creare una rappresentazione ad alta definizione del circuito, utile per identificare piste, componenti e possibili aree danneggiate.
Una volta fissata e catalogata la scheda, le diverse teste della macchina potevano essere utilizzate per depositare nuovo materiale, ripristinare collegamenti elettrici e posizionare componenti.
La riparazione additiva non consiste nel ristampare una scheda completa sopra quella guasta. Il processo può essere impiegato per ricostruire una pista interrotta, creare un ponte conduttivo, aggiungere un collegamento oppure sostituire un elemento che può essere installato con una testa pick-and-place.
Tra le dimostrazioni documentate compare il posizionamento automatico di componenti su una scheda prototipale di tipo Arduino. Gli operatori hanno inoltre depositato inchiostro conduttivo per tracciare linee elettriche funzionanti.
In una procedura industriale completa, la continuità elettrica rappresenta soltanto il primo controllo. Una riparazione deve essere verificata anche rispetto all’adesione al substrato, alla resistenza del collegamento, all’isolamento tra le piste, alla stabilità termica e al comportamento in presenza di vibrazioni o umidità.
Per applicazioni militari possono essere necessarie prove supplementari, comprese variazioni di temperatura, nebbia salina, sollecitazioni meccaniche e invecchiamento accelerato. Il risultato deve inoltre essere confrontato con gli standard utilizzati per il componente originale.
Le antenne flessibili prodotte durante l’esercitazione
Una delle prove ha riguardato la fabbricazione di antenne flessibili personalizzate. Dopo una fase iniziale di formazione, il personale dei Marines ha iniziato a valutare possibili geometrie e applicazioni basate sulla deposizione diretta di materiale conduttivo.
Le antenne sono un caso d’uso adatto all’elettronica stampata perché le piste possono essere realizzate su supporti sottili, flessibili oppure conformati alla superficie di un oggetto. La geometria del conduttore può essere modificata attraverso il file digitale senza produrre maschere o circuiti incisi dedicati.
Il personale addetto alle comunicazioni ha considerato la possibilità di utilizzare antenne stampate più leggere e meno costose di alcuni dispositivi tradizionali. Questa valutazione non equivale però alla qualificazione per l’impiego operativo.
Un’antenna destinata alle comunicazioni tattiche deve mantenere prestazioni prevedibili in termini di frequenza, guadagno, impedenza e direzionalità. Deve inoltre resistere a piegatura, abrasione, acqua, variazioni termiche e interferenze elettromagnetiche. Le prove di Valiant Shield 2026 hanno mostrato la fattibilità della produzione, lasciando aperto il lavoro di validazione necessario per trasformare il dimostratore in un prodotto utilizzabile.
Inchiostri d’argento, calore e salsedine
L’ambiente tropicale delle Hawaii ha messo in evidenza alcuni limiti pratici della produzione elettronica sul campo. Gli inchiostri conduttivi contenenti argento possono essere sensibili alla temperatura, all’umidità e alle condizioni di conservazione.
Durante il test, il calore poteva accelerare la fase di indurimento dell’inchiostro. Se il materiale cambia viscosità o inizia a polimerizzare prima del momento previsto, la deposizione può diventare irregolare e l’ugello può perdere precisione oppure ostruirsi.
La vicinanza all’oceano introduce un secondo problema. La salsedine può favorire la corrosione dei contatti, delle piste e delle parti metalliche della macchina. Può inoltre depositarsi sulle superfici e modificare l’adesione tra l’inchiostro e il substrato.
NextFlex, istituto della rete Manufacturing USA dedicato all’elettronica ibrida e flessibile, osserva che gli inchiostri stampabili non raggiungono automaticamente la stessa conducibilità del metallo massivo. Per alcune formulazioni d’argento, il risultato può corrispondere soltanto a una frazione della conducibilità dell’argento pieno, in funzione della composizione e del trattamento di indurimento.
La progettazione della pista deve quindi considerare non soltanto la larghezza geometrica, ma anche spessore, resistenza elettrica, temperatura di esercizio e corrente massima. Il processo di cura deve essere compatibile con la scheda e con gli altri componenti, evitando temperature che possano danneggiare polimeri, adesivi o semiconduttori.
Le difficoltà emerse durante il trasporto
Prima di affrontare le prove ambientali, il gruppo ha dovuto riparare alcune delle stampanti danneggiate durante il trasferimento verso l’area dell’esercitazione.
L’episodio evidenzia la differenza tra una macchina installata in un laboratorio e una piattaforma destinata alla produzione expeditionary. Un sistema trasportabile deve sopportare urti, vibrazioni, variazioni di pressione e movimentazioni ripetute. Dopo il viaggio deve inoltre essere possibile controllare allineamento, calibrazione e stato delle teste senza strumenti metrologici disponibili soltanto in una fabbrica.
Per questa ragione la robustezza dell’involucro non è sufficiente. Sono necessari imballaggi adeguati, procedure di verifica, componenti di ricambio, kit di manutenzione e personale capace di individuare un guasto.
La riparazione delle stampanti sul posto è diventata essa stessa parte dell’esperimento. Ha mostrato che la produzione distribuita richiede competenze non solo sul pezzo da fabbricare, ma anche sulla macchina che deve produrlo.
Scansione 3D e ricostruzione dei ricambi meccanici
Le attività del DEVCOM Armaments Center non si sono limitate alle piste elettroniche. Gli operatori hanno impiegato scanner 3D ad alta definizione per acquisire la geometria di parti meccaniche rotte.
I dati sono stati elaborati su un computer per ricostruire il modello digitale del componente. Dopo la correzione della geometria e la preparazione del file, è stato prodotto un ricambio strutturale funzionale direttamente nell’area dell’esercitazione.
La scansione di un pezzo rotto presenta difficoltà specifiche. Le superfici mancanti devono essere ricostruite, le deformazioni causate dalla rottura devono essere separate dalla geometria originale e le quote funzionali devono essere controllate.
Quando il componente lavora sotto carico, la somiglianza geometrica non è sufficiente. Occorre identificare il materiale corretto, la direzione delle sollecitazioni, le tolleranze e le condizioni d’impiego. La scansione può accelerare il lavoro di progettazione, ma non sostituisce l’analisi ingegneristica.
RAMFORCE come ecosistema di produzione avanzata
La dimostrazione sull’elettronica era uno degli esperimenti inclusi in RAMFORCE. L’iniziativa, ospitata dall’Office of the Under Secretary of Defense for Research and Engineering, ha riunito personale militare, laboratori governativi e aziende private.
Oltre al DEVCOM Armaments Center, erano presenti il Naval Surface Warfare Center Carderock e la Manufacturing Demonstration Facility dell’Oak Ridge National Laboratory.
Tra le aziende partecipanti al programma generale figuravano nScrypt, RGBSI Aerospace & Defense e Haas Automation. Sciperio ha collaborato in modo specifico alle attività del DEVCOM Armaments Center dedicate all’elettronica prodotta e riparata mediante processi additivi.
I singoli partecipanti non hanno svolto tutti lo stesso compito. RAMFORCE comprendeva lavorazioni additive, lavorazioni sottrattive, riparazioni cold spray, produzione di sistemi senza equipaggio e gestione dei dati tecnici. Haas Automation era collegata alle capacità di lavorazione meccanica, mentre RGBSI Aerospace & Defense partecipava al più ampio ecosistema di ingegneria e produzione.
La distinzione è importante perché il test dell’elettronica stampata non può essere attribuito indistintamente a tutte le aziende presenti nell’esercitazione.
La logistica nell’Indo-Pacifico e la “tirannia della distanza”
Il DEVCOM Armaments Center descrive il problema affrontato attraverso l’espressione “tyranny of distance”, cioè tirannia della distanza. Nell’Indo-Pacifico, reparti e mezzi possono essere distribuiti tra isole separate da migliaia di chilometri, con collegamenti aerei e navali soggetti a ritardi o interruzioni.
Una scheda elettronica di piccole dimensioni può rendere inutilizzabile un sistema molto più costoso. Se il ricambio si trova in un deposito negli Stati Uniti, il tempo necessario per identificarlo, prelevarlo, spedirlo e consegnarlo può superare quello disponibile per la missione.
La produzione al punto di necessità cerca di sostituire una parte del flusso fisico con un flusso digitale. Invece di mantenere ogni variante di ogni componente in tutte le basi, un’organizzazione può conservare dati tecnici approvati e produrre determinati ricambi quando servono.
Questo principio non elimina la catena di fornitura. Le postazioni devono ricevere inchiostri, substrati, ugelli, componenti elettronici e parti di ricambio per le macchine. La differenza consiste nella possibilità di utilizzare una scorta di materiali e componenti standardizzati per affrontare un numero più ampio di esigenze.
Il progetto di diagnosi automatica con intelligenza artificiale
Al termine delle prove, i Marines hanno chiesto al DEVCOM Armaments Center di lavorare a una procedura più semplice per la riparazione dei circuiti. L’obiettivo è ridurre il numero di operazioni manuali richieste per individuare un guasto e preparare la macchina.
Nel sistema ipotizzato, l’operatore inserirebbe la scheda danneggiata nella piattaforma. Telecamere ad alta risoluzione acquisirebbero la superficie, mentre un programma confronterebbe le immagini con dati di riferimento.
Un sistema di intelligenza artificiale potrebbe individuare una pista interrotta, riconoscere componenti mancanti e proporre la procedura di riparazione. La macchina potrebbe quindi posizionare la testa di deposizione e applicare l’inchiostro conduttivo nella zona identificata.
Il DEVCOM Armaments Center intende approfondire questa possibilità con NextFlex e con le organizzazioni appartenenti al suo consorzio.
La diagnosi automatica non è ancora una capacità operativa completa. Per evitare riparazioni errate, il sistema dovrà distinguere un difetto da una normale variazione della scheda, verificare l’identità del componente e stimare se il danno possa essere corretto in sicurezza.
Sarà inoltre necessario mantenere un operatore responsabile dell’approvazione. Una pista ripristinata visivamente può continuare a presentare problemi elettrici, termici o meccanici che richiedono strumenti di misura e prove funzionali.
Dalla dimostrazione alla capacità operativa
Valiant Shield 2026 ha dimostrato che una piattaforma come nRugged di nScrypt può essere trasportata in un’area operativa, rimessa in funzione dopo problemi logistici e utilizzata da personale militare per eseguire prove di riparazione e produzione elettronica.
Il contributo di Sciperio ha permesso di collegare la macchina alle competenze necessarie per la deposizione degli inchiostri e per l’integrazione dei circuiti. Il DEVCOM Armaments Center ha coordinato l’esperimento e raccolto le richieste degli utilizzatori, mentre i Marines hanno valutato le procedure dal punto di vista di chi dovrebbe applicarle sul campo.
La trasformazione di questo dimostratore in una capacità stabile richiederà procedure qualificate, materiali con condizioni di conservazione definite, addestramento, controlli elettrici e ambientali e una gestione sicura dei dati tecnici.
Dovrà essere stabilito quali riparazioni possano essere eseguite localmente e quali debbano continuare a essere affidate a centri specializzati. Sarà inoltre necessario determinare se il costo della macchina, dei materiali e della formazione sia giustificato dalla riduzione dei tempi di fermo e delle scorte.
Il valore del test non risiede quindi nell’aver sostituito la logistica tradizionale. Consiste nell’aver verificato, in condizioni lontane dal laboratorio, quali elementi tecnologici e organizzativi siano necessari per produrre e riparare elettronica vicino al punto nel quale viene utilizzata.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)
