Kupros presenta Cu29 V2 e porta l’elettronica integrata sulle stampanti 3D FFF/FDM
Un filamento interamente metallico per realizzare piste conduttive, sensori, antenne e circuiti direttamente all’interno dei componenti stampati
La produzione additiva di componenti elettronici sta progressivamente ampliando il proprio campo d’azione oltre i sistemi industriali specializzati. Kupros, Inc., società statunitense con sede in Indiana, ha presentato Cu29 V2, seconda generazione del proprio filamento conduttivo interamente metallico progettato per essere utilizzato con comuni sistemi di stampa 3D FFF e FDM.
L’obiettivo dell’azienda non consiste soltanto nel proporre un filamento in grado di condurre corrente. Kupros sta sviluppando un processo, per il quale è stata depositata una domanda di brevetto, destinato a incorporare percorsi elettrici e componenti elettronici direttamente durante la realizzazione di una parte stampata in 3D.
Il concetto modifica il ruolo della stampante FFF/FDM. Una macchina utilizzata normalmente per produrre involucri, supporti, strutture meccaniche o prototipi può diventare parte di un processo produttivo nel quale geometria ed elementi elettrici vengono costruiti nello stesso componente.
Il passaggio da Cu29 alla nuova versione Cu29 V2 rappresenta quindi un’evoluzione sia del materiale sia della strategia di Kupros nel settore dell’Additive Manufactured Electronics, indicato anche con l’acronimo AME.
Cu29 V2 è un filamento, non una nuova stampante
È utile chiarire un aspetto che può creare confusione: Cu29 V2 non è una stampante 3D, ma la seconda generazione del filamento conduttivo sviluppato da Kupros, Inc.
Il materiale ha un diametro di 1,75 mm ed è progettato per essere processato attraverso stampanti FDM/FFF compatibili, senza richiedere necessariamente una piattaforma proprietaria dedicata alla produzione elettronica.
Kupros indica una finestra di lavorazione consigliata compresa tra 232 e 260 °C, anche se i parametri effettivi dipendono dalla macchina, dall’ugello, dalla geometria della pista conduttiva e dall’applicazione.
L’approccio è particolarmente interessante perché cerca di sfruttare un ecosistema hardware già molto diffuso. L’azienda dichiara di aver lavorato con macchine desktop e sistemi industriali, comprese piattaforme di produttori come Sovol e Bambu Lab.
In questo modo la produzione di circuiti tridimensionali non viene necessariamente associata a un impianto AME costruito esclusivamente per questo scopo.
Un materiale interamente metallico senza legante polimerico
Molti filamenti elettricamente conduttivi disponibili per la stampa FDM tradizionale sono composti da un materiale termoplastico nel quale vengono disperse particelle di carbonio, grafene, metalli o altre cariche conduttive.
Questa soluzione rende il materiale stampabile, ma la matrice polimerica limita inevitabilmente la conducibilità elettrica.
Cu29 segue un principio differente.
Secondo le specifiche fornite da Kupros, Inc., il materiale conduttivo è costituito da una formulazione metallica proprietaria e non utilizza un legante polimerico all’interno della parte elettricamente attiva.
La resistività dichiarata per Cu29 V2 è pari a circa 1,226 × 10⁻⁵ Ω·cm, valore che corrisponde a una conducibilità nell’ordine di 8,16 milioni di siemens per metro.
Non significa che Cu29 possa essere automaticamente considerato equivalente a una pista convenzionale in rame massiccio. Geometria della pista, sezione, orientamento di stampa, contatti, temperatura, connessioni e condizioni operative influenzano il comportamento del circuito finale.
Il dato consente però di collocare il materiale in una categoria diversa rispetto ai tradizionali filamenti polimerici caricati con particelle conduttive.
Nessuna sinterizzazione dopo la stampa
Uno degli elementi su cui Kupros concentra maggiormente l’attenzione riguarda l’assenza di un trattamento necessario dopo la deposizione per ottenere la conducibilità elettrica prevista dal materiale.
Numerosi processi di elettronica additiva utilizzano infatti paste o inchiostri metallici che devono essere sottoposti a operazioni di curing, sinterizzazione, deposizione galvanica o altri trattamenti.
Cu29 è invece progettato per risultare conduttivo direttamente dopo l’estrusione.
Secondo l’azienda non sono richiesti sinterizzazione, placcatura, polimerizzazione, rimozione del legante o trattamenti chimici destinati ad attivare la conducibilità.
Dal punto di vista produttivo si tratta di una caratteristica importante, soprattutto quando l’obiettivo è utilizzare apparecchiature desktop o costruire un processo distribuito che disponga di un numero limitato di macchine.
Ridurre i passaggi successivi alla stampa significa anche ridurre attrezzature, trasferimenti tra differenti stazioni produttive e parametri di processo da controllare.
Dal semplice circuito stampato alle strutture elettroniche tridimensionali
Il progetto di Kupros va oltre la stampa di una pista elettrica su una superficie piana.
Il materiale viene studiato per realizzare percorsi conduttivi incorporati nella struttura, connessioni elettriche tridimensionali, antenne conformali, bobine, sensori, strain gauge, interconnessioni, sistemi di messa a terra e strutture per schermatura elettromagnetica e radiofrequenza.
Questo cambia il rapporto tra involucro e circuito.
Nell’elettronica tradizionale la parte meccanica viene normalmente progettata attorno a una scheda PCB. La scheda viene prodotta separatamente, equipaggiata con i componenti e collegata all’involucro mediante cavi, connettori, viti, supporti e sistemi di fissaggio.
La produzione additiva permette di analizzare il problema in modo diverso.
Una pista elettrica potrebbe seguire direttamente la geometria di un componente curvo. Un sensore potrebbe essere incorporato nella parete di una struttura. Un’antenna potrebbe essere integrata nell’involucro invece di essere montata successivamente.
Il vantaggio potenziale non deriva soltanto dal numero di pezzi eliminati. La possibilità di progettare contemporaneamente geometria ed elettronica offre libertà che una scheda bidimensionale non può fornire.
Il processo in attesa di brevetto
Accanto al lancio di Cu29 V2, Kupros, Inc. sta lavorando su un processo proprietario per la produzione di elettronica incorporata mediante stampanti FFF/FDM.
L’azienda non ha divulgato tutti i dettagli tecnici del procedimento, una scelta comprensibile considerando la domanda di brevetto in corso.
Il principio dichiarato consiste nel portare percorsi conduttivi e componenti elettronici direttamente nel normale flusso di fabbricazione additiva.
La stampante non avrebbe quindi soltanto il compito di costruire il supporto meccanico, ma parteciperebbe alla realizzazione dell’architettura elettrica del prodotto.
Il fondatore e CEO di Kupros, Inc., Ian Ramsdell, descrive questa evoluzione come il passaggio da un semplice materiale conduttivo a una piattaforma produttiva.
La prima generazione di Cu29 è servita principalmente a dimostrare che fosse possibile utilizzare un filamento metallico conduttivo attraverso sistemi FFF/FDM. Con V2 l’attenzione si sposta sulla ripetibilità, sulla facilità di utilizzo, sul comportamento durante l’estrusione e sulla capacità di trasformare il materiale in applicazioni pratiche.
Un anno di prove confluisce nella versione V2
Cu29 V2 incorpora le informazioni ottenute da Kupros attraverso più di un anno di produzione, test, utilizzo da parte dei primi clienti e sviluppo delle applicazioni.
Secondo l’azienda, la seconda generazione introduce modifiche destinate a migliorare stampabilità, comportamento durante l’estrusione, consistenza del processo, ripetibilità e capacità produttiva.
Sono caratteristiche meno spettacolari di un semplice valore di conducibilità, ma decisive per l’adozione industriale.
Un materiale può infatti fornire buone prestazioni elettriche in laboratorio e risultare comunque difficile da utilizzare se il diametro non è uniforme, se l’alimentazione non è costante oppure se piccoli cambiamenti nei parametri producono variazioni significative nel risultato finale.
Kupros ha spiegato che il lavoro sulla seconda generazione è stato sviluppato anche raccogliendo il feedback dei primi utilizzatori e identificando i punti nei quali il processo di stampa creava difficoltà.
Un primo lotto da circa 90 chilogrammi
Per il lancio di Cu29 V2, Kupros, Inc. ha realizzato una prima produzione di circa 90 chilogrammi di materiale.
Le prime consegne sono programmate per la seconda metà di agosto 2026 e, al momento dell’annuncio, la disponibilità iniziale risultava già fortemente impegnata.
Parte della produzione viene riservata dall’azienda a valutazioni dei clienti, programmi di sviluppo applicativo, controlli di qualità e collaborazioni strategiche.
Il prezzo pubblicato per il materiale parte da 450 dollari per 100 grammi. Le quantità superiori vengono proposte in confezioni da 250 grammi, 500 grammi e un chilogrammo, con una riduzione progressiva del costo specifico.
Il dato chiarisce anche il posizionamento del prodotto.
Cu29 V2 non è concepito come sostituto economico di un normale filamento PLA o PETG e non viene presentato come materiale destinato alla stampa strutturale generica. Si rivolge a ricerca, aerospace, difesa, università, laboratori e aziende impegnate nello sviluppo di elettronica additiva.
Test ad alta tensione e corrente
Kupros sta inoltre valutando Cu29 in condizioni elettriche più impegnative rispetto a quelle tipiche dei filamenti conduttivi a matrice polimerica.
L’azienda dichiara test fino a 12,5 kV, oltre a precedenti prove a 5 ampere.
Durante una serie di test interni ad alta corrente, campioni di filamento Cu29 da 1,75 mm sottoposti alla scarica di un banco di supercondensatori avrebbero superato il limite di misura di 300 ampere dello strumento utilizzato senza che il filamento venisse distrutto.
Il risultato deve essere interpretato nel suo contesto: si tratta di scariche transitorie e non significa che una pista Cu29 possa trasportare continuamente centinaia di ampere.
Kupros stessa specifica che le prestazioni dipendono dalla lunghezza del conduttore, dalla sua sezione, dalle modalità di connessione, dalla temperatura, dal ciclo operativo e dai parametri di stampa.
Il test indica però che l’azienda sta considerando applicazioni nelle quali il filamento svolge un ruolo differente da quello di un semplice sensore a bassissima corrente.
Oak Ridge National Laboratory valuterà campioni sensorizzati
Un altro elemento del programma riguarda la collaborazione con Oak Ridge National Laboratory (ORNL).
Kupros ha inviato al laboratorio statunitense campioni sperimentali di sensori realizzati utilizzando Cu29. ORNL dovrà valutarne le prestazioni e fornire ulteriori indicazioni sul comportamento delle strutture.
L’interesse per i sensori è coerente con le caratteristiche della produzione additiva.
Una pista conduttiva può essere incorporata all’interno di una parte e progettata per modificare il proprio segnale elettrico quando la struttura viene sottoposta a deformazione, pressione o altre sollecitazioni.
Questa possibilità può condurre alla produzione di componenti che non svolgono soltanto una funzione meccanica, ma sono anche in grado di fornire informazioni sul proprio stato.
Per aerospace, robotica e sistemi industriali, integrare il sensing direttamente nella parte potrebbe ridurre la necessità di applicare sensori esterni e relativi cablaggi.
NASA, Boeing, Northrop Grumman e gli altri primi utilizzatori
Cu29 ha attirato l’interesse di organizzazioni appartenenti a settori nei quali elettronica, riduzione del peso e geometrie non convenzionali rappresentano temi centrali.
Tra le organizzazioni che, secondo Kupros, Inc., hanno acquistato o valutato il materiale figurano NASA, Boeing, Northrop Grumman, KBR, U.S. Army DEVCOM Aviation & Missile Center, U.S. Army DEVCOM Army Research Laboratory, Los Alamos National Laboratory, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Youngstown State University, Purdue University Center for In-Space Manufacturing e nScrypt.
La presenza in questo elenco non implica necessariamente che Cu29 sia stato qualificato o adottato per programmi produttivi delle rispettive organizzazioni. Indica invece che il materiale è entrato in attività di valutazione, ricerca o sperimentazione.
Questa distinzione è importante quando si analizzano materiali ancora in fase di consolidamento commerciale.
nScrypt e il precedente dell’elettronica additiva multimateriale
Tra le aziende citate compare nScrypt, società statunitense che lavora da anni sulla produzione additiva di dispositivi elettronici attraverso sistemi multimateriale.
Le piattaforme sviluppate da nScrypt combinano deposizione di materiali, micro-dispensing e altre operazioni destinate alla produzione di circuiti tridimensionali.
L’elettronica additiva non nasce quindi con Cu29.
Esistono sistemi in grado di depositare inchiostri conduttivi, paste, dielettrici, saldature e materiali funzionali con risoluzioni elevate.
La proposta di Kupros si colloca in una zona differente del mercato: utilizzare il più possibile l’infrastruttura FFF/FDM già disponibile.
L’obiettivo non è competere direttamente con ogni tecnologia AME ad alta precisione, ma abbassare la soglia necessaria per iniziare a sperimentare circuiti tridimensionali.
Dalle tecnologie della U.S. Navy alla creazione di Kupros
La storia di Kupros è collegata al trasferimento tecnologico della difesa statunitense.
L’azienda è nata nel 2021 attraverso il National Security Innovation Network Foundry Startup Studio, programma creato per mettere in contatto imprenditori con tecnologie sviluppate all’interno dei laboratori federali statunitensi.
Il fondatore Ian Ramsdell, veterano della U.S. Navy, entrò in contatto con una tecnologia per filamenti conduttivi sviluppata presso il Naval Surface Warfare Center Crane Division, conosciuto anche come NSWC Crane.
Kupros è stata costituita con l’obiettivo di trasformare quel lavoro di laboratorio in un prodotto commercialmente fabbricabile.
Anche il nome del materiale richiama direttamente il rame: Cu è il simbolo chimico dell’elemento, mentre 29 è il suo numero atomico.
Il nome dell’azienda Kupros deriva invece dalla radice greca associata al rame.
Il ruolo di NSWC Crane
Il Naval Surface Warfare Center Crane Division è una struttura della Naval Sea Systems Command (NAVSEA) impegnata, tra gli altri settori, in elettronica avanzata, guerra elettronica, microelettronica e sistemi energetici.
Nel percorso iniziale di Kupros, il trasferimento della proprietà intellettuale sviluppata nell’ambito della difesa ha consentito di trasformare una tecnologia sperimentale in una società commerciale.
Nel 2022 Kupros ha inoltre ottenuto il primo posto in una competizione regionale dedicata a startup basate su proprietà intellettuale di NSWC Crane.
Questo percorso spiega perché molte delle prime applicazioni individuate dall’azienda riguardino aerospace, difesa, comunicazioni, sensori e produzione distribuita.
Un riconoscimento ai TCT Awards 2026
Cu29 ha ottenuto anche il TCT Materials Award 2026, premio assegnato nell’ambito degli eventi dedicati alla produzione additiva.
Il riconoscimento riguarda il materiale originale e il percorso intrapreso da Kupros nel portare un conduttore metallico all’interno delle piattaforme FFF/FDM.
Per una società delle dimensioni di Kupros, l’interesse generato dal settore AM rappresenta un elemento importante perché la produzione elettronica additiva comprende già aziende consolidate, istituti di ricerca e produttori di sistemi industriali.
La sfida sarà trasformare questa visibilità in processi ripetibili e applicazioni economicamente sostenibili.
Antenne conformali stampate direttamente sulla struttura
Tra le applicazioni più interessanti per Cu29 figurano le antenne conformali.
Un’antenna tradizionale viene generalmente prodotta separatamente e installata sul dispositivo. La produzione additiva permette invece di realizzare il conduttore seguendo una superficie tridimensionale.
In un drone, per esempio, l’antenna potrebbe seguire la forma della fusoliera o essere incorporata in una struttura stampata.
Lo stesso principio può essere applicato a satelliti, robot, dispositivi indossabili e apparecchiature nelle quali lo spazio interno è limitato.
La possibilità di realizzare una geometria elettrica tridimensionale amplia inoltre il campo di progettazione rispetto alle antenne costruite esclusivamente su substrati piani.
Questo non elimina la necessità di simulazione elettromagnetica e validazione RF. Forma, precisione dimensionale, rugosità, conducibilità e proprietà del materiale circostante influenzano infatti la risposta dell’antenna.
Sensori e strain gauge incorporati
Un secondo settore riguarda strain gauge e sensori di deformazione.
Una pista conduttiva integrata in una struttura può modificare la propria resistenza quando il componente viene deformato.
Se il comportamento viene calibrato, questa variazione può essere utilizzata per misurare carichi e deformazioni.
Invece di incollare un sensore sulla superficie di un elemento prodotto separatamente, il trasduttore potrebbe essere progettato come parte dello stesso processo di stampa.
Per arrivare a un prodotto industriale occorre però valutare ripetibilità, isteresi, sensibilità, deriva del segnale, stabilità termica e durata a fatica.
I campioni inviati da Kupros a Oak Ridge National Laboratory si collocano proprio nell’area di sviluppo e caratterizzazione delle possibili applicazioni sensorizzate.
Schermatura EMI e RF
La presenza di un materiale conduttivo stampabile permette inoltre di studiare strutture destinate alla schermatura EMI e RF, cioè alla gestione delle interferenze elettromagnetiche e radiofrequenza.
Tradizionalmente un contenitore polimerico può richiedere fogli metallici, rivestimenti conduttivi, vernici, inserti o schermature separate.
Una tecnologia multimateriale potrebbe consentire di depositare la zona conduttiva soltanto nei punti necessari.
L’interesse diventa maggiore con componenti dalla forma complessa, dove l’applicazione di una schermatura tradizionale può risultare difficile.
Anche in questo caso, le prestazioni finali dovrebbero essere verificate su frequenze, spessori, geometrie e condizioni operative specifiche.
Riparazione e produzione distribuita
Uno dei temi più interessanti sollevati dalla stampa elettronica FFF/FDM riguarda la produzione distribuita.
Se le funzionalità elettriche possono essere costruite utilizzando apparecchiature relativamente compatte, alcuni componenti potrebbero essere prodotti vicino al luogo di utilizzo invece di provenire da una lunga catena logistica.
Il concetto è particolarmente interessante per difesa, manutenzione, basi remote, navi, installazioni industriali e missioni spaziali.
L’obiettivo non è stampare in loco un moderno processore o sostituire una linea di produzione di semiconduttori.
Applicazioni realistiche comprendono invece cablaggi, interconnessioni, antenne, sensori semplici, bobine, circuiti a bassa densità e strutture conduttive realizzate su richiesta.
È una distinzione fondamentale: l’elettronica additiva può sostituire alcune parti dell’architettura elettronica, non l’intera industria dei semiconduttori.
Cu29 non sostituisce automaticamente il PCB
La stessa Kupros riconosce che i circuiti stampati convenzionali mantengono vantaggi fondamentali.
Un PCB industriale permette di ottenere piste sottili, circuiti multistrato estremamente densi, vias, controllo accurato dell’impedenza e un ecosistema produttivo ottimizzato per milioni di unità.
Su produzioni elevate il costo unitario può essere molto basso.
La stampa elettronica tridimensionale ha caratteristiche differenti.
Diventa interessante quando la geometria deve seguire superfici non piane, quando è necessario realizzare poche unità, quando il progetto cambia spesso o quando circuiti e strutture devono essere profondamente integrati.
Il confronto corretto non è quindi stabilire quale tecnologia debba eliminare l’altra.
È capire in quali applicazioni abbia senso spostare una parte della funzione elettronica dalla scheda PCB alla struttura stampata.
La progettazione meccanica ed elettronica iniziano a convergere
Il passaggio più significativo riguarda probabilmente il software e la progettazione.
Nell’ingegneria convenzionale la struttura meccanica e il circuito elettronico vengono spesso sviluppati in ambienti separati.
Il progettista meccanico definisce il contenitore. Il progettista elettronico sviluppa la scheda. Successivamente i due sistemi devono essere integrati.
Con l’elettronica incorporata questa separazione diventa meno netta.
Una pista può attraversare una parete. Un componente può essere posizionato durante una pausa della stampa. Un conduttore può seguire una superficie curva. Un sensore può diventare parte della geometria.
Questo richiede strumenti CAD, slicer e strategie di fabbricazione capaci di gestire materiali con funzioni differenti.
Il problema non riguarda quindi soltanto il filamento.
Per rendere il concetto facilmente utilizzabile serviranno workflow software che permettano di definire contemporaneamente struttura, percorsi conduttivi, punti di contatto e componenti elettronici.
Il nodo dell’inserimento dei componenti
Stampare le piste è soltanto una parte della produzione di un dispositivo elettronico.
Resistori, condensatori, LED, circuiti integrati, sensori e microcontrollori devono essere collegati ai conduttori.
Il processo in sviluppo da Kupros acquista quindi particolare interesse proprio nella misura in cui riuscirà a gestire l’integrazione tra struttura stampata e componentistica discreta.
Una possibile strategia nel settore AME consiste nell’interrompere la produzione in determinati punti, inserire componenti commerciali e riprendere successivamente la stampa per incorporarli nella geometria.
Un’altra possibilità è utilizzare sistemi automatizzati di pick-and-place insieme alla deposizione additiva.
Il livello di automazione che Kupros riuscirà a ottenere nel proprio processo rappresenterà uno dei parametri più importanti per valutarne la futura applicabilità industriale.
La seconda generazione è soprattutto una prova di maturità del processo
Il lancio di Cu29 V2 deve quindi essere letto su due livelli.
Il primo riguarda il materiale: un filamento conduttivo interamente metallico, da 1,75 mm, processabile mediante sistemi FDM/FFF e caratterizzato da una resistività dichiarata significativamente inferiore rispetto ai filamenti polimerici conduttivi convenzionali.
Il secondo riguarda il processo produttivo che Kupros sta costruendo attorno al materiale.
È questo secondo livello a determinare il potenziale industriale della tecnologia.
Per realizzare elettronica incorporata non basta infatti disporre di un buon conduttore. Servono ripetibilità, precisione, collegamenti affidabili, software, progettazione, controllo qualità e metodi per inserire i componenti.
La versione V2 nasce proprio dopo una fase nella quale Kupros, Inc. ha cercato di trasformare il concetto originale in un materiale più gestibile da ingegneri e laboratori.
Dalla prototipazione alla produzione di dispositivi funzionali
Il mercato iniziale appare orientato soprattutto verso prototipazione avanzata, ricerca e produzione di piccoli lotti.
Un laboratorio può modificare un progetto elettronico e produrre una nuova versione senza ordinare una scheda dedicata. Un gruppo di ricerca può studiare differenti geometrie di sensori. Un progettista RF può sperimentare antenne conformali. Un’azienda aerospace può verificare se alcuni cablaggi possano essere integrati nella struttura.
È su questo terreno che la stampa elettronica FFF/FDM può trovare spazio prima di una eventuale adozione produttiva su larga scala.
La capacità di passare dalla parte meccanica passiva a un oggetto contenente funzioni elettriche, sensori, connessioni e antenne rappresenta una delle direzioni più interessanti della produzione additiva multimateriale.
Cu29 V2 costituisce il tentativo di Kupros, Inc. di portare questa possibilità fuori dalle sole piattaforme specialistiche e all’interno di un ecosistema di stampanti già utilizzato da aziende, università e laboratori.
Il risultato dipenderà dalla capacità di trasformare la conducibilità del materiale in un processo ripetibile e industrialmente verificabile.
È qui che si gioca la parte più importante del progetto: non dimostrare soltanto che sia possibile stampare un conduttore, ma rendere possibile la produzione di un componente nel quale struttura ed elettronica siano progettate e fabbricate come un unico sistema.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)
