Roboze e il Dipartimento di Ingegneria dell’Impresa “Mario Lucertini” dell’Università degli Studi di Roma Tor Vergata hanno avviato una collaborazione scientifica della durata di tre anni dedicata allo sviluppo e alla caratterizzazione di nuovi materiali basati su PEEK e su altre matrici termoplastiche ad alte prestazioni per la manifattura additiva. L’accordo, annunciato il 27 agosto 2026, riguarda in particolare la formulazione di filamenti destinati ai processi FFF industriali e punta a collegare ricerca sui polimeri, sviluppo dei compositi e applicazioni nei settori aerospace, automotive, biomedicale e difesa. È importante distinguere questa fase da un lancio commerciale: Roboze e Tor Vergata non hanno ancora presentato un nuovo filamento PEEK con proprietà definitive, ma hanno impostato un programma di ricerca dal quale potranno nascere nuove formulazioni, compositi e metodologie di caratterizzazione.
Il PEEK è già industriale, ma rimane un materiale complesso da stampare
Il polietereterchetone, comunemente indicato come PEEK, appartiene alla famiglia dei polimeri PAEK ed è uno dei termoplastici tecnici più utilizzati quando temperatura, resistenza meccanica e aggressività chimica rendono insufficienti materiali più comuni. Il PEEK commerciale presenta tipicamente una temperatura di fusione nell’ordine dei 343 °C, una transizione vetrosa intorno ai 143 °C e può mantenere proprietà utili in servizio continuo fino a circa 260 °C, a seconda del grado e delle condizioni applicative. Offre inoltre una buona resistenza alla fatica, all’usura, all’idrolisi e a numerosi solventi, acidi e basi.
Sono proprio queste caratteristiche a renderlo interessante per componenti che tradizionalmente vengono prodotti in metallo. In aerospazio può essere utilizzato per staffe, condotti, componenti interni e parti sottoposte a temperature elevate; nell’energia e nell’Oil & Gas trova applicazione in ambienti chimicamente aggressivi; nel biomedicale viene studiato per dispositivi e impianti grazie anche alla sua biocompatibilità; in automotive e motorsport permette di combinare riduzione del peso e resistenza termica.
La difficoltà è trasformare le proprietà della materia prima in proprietà altrettanto affidabili nel componente stampato. Nel processo FFF il PEEK deve essere riscaldato molto oltre la propria temperatura di fusione e depositato strato dopo strato. Durante il successivo raffreddamento si generano gradienti termici, contrazione, cristallizzazione e tensioni interne che possono produrre warping, distacco dal piano e delaminazione tra gli strati.
La temperatura della camera è importante quasi quanto quella dell’estrusore
Una stampante capace semplicemente di raggiungere 400 o 450 °C all’ugello non è sufficiente per ottenere automaticamente componenti PEEK di qualità industriale. Il controllo dell’ambiente di costruzione è uno degli aspetti centrali del processo. Quando il filamento estruso passa rapidamente da oltre 400 °C a una camera molto più fredda, il materiale si contrae mentre cristallizza. Se le diverse zone del componente attraversano storie termiche differenti, possono svilupparsi deformazioni e proprietà non uniformi.
Gli studi sul PEEK prodotto tramite FFF mostrano che la temperatura della camera, la temperatura dell’ugello, la velocità di deposizione, l’altezza dello strato e il trattamento termico successivo influenzano porosità, adesione tra layer, cristallinità e resistenza meccanica. Una ricerca pubblicata nel 2025 ha evidenziato come gradienti termici non uniformi possano produrre una cristallizzazione altrettanto non uniforme all’interno dello stesso componente. Un ulteriore studio del 2026 ha confermato che orientamento di stampa, temperatura dell’ugello e annealing possono modificare sensibilmente la microstruttura del PEEK.
È uno dei motivi per cui le piattaforme industriali sviluppate da Roboze utilizzano camere riscaldate. La ARGO 500 HYPERSPEED dispone di una camera controllata fino a 180 °C e di un estrusore che può arrivare a 500 °C. La versione ARGO 500 HYPERSPEED Mission Ready, orientata in particolare alle applicazioni aerospace e defense, utilizza a sua volta una camera da 180 °C e un sistema di gestione dell’umidità del filamento.
La nuova ricerca può intervenire prima ancora che il materiale entri nella stampante
L’accordo con Tor Vergata è interessante proprio perché sposta una parte della ricerca dalla macchina alla formulazione del materiale. Un processo più sofisticato può compensare alcuni limiti del polimero, ma molte caratteristiche vengono determinate già durante la progettazione del compound e durante l’estrusione del filamento.
La qualità del filamento influenza direttamente il comportamento nella testina e la struttura finale del pezzo. Diametro, ovalizzazione, presenza di vuoti, dispersione delle fibre, lunghezza del rinforzo e orientamento possono modificare la portata dell’estrusore e le proprietà del componente.
Una ricerca pubblicata nel 2026 su filamenti PEEK caricati con il 15% in peso di fibra di vetro ha mostrato, per esempio, che temperatura di estrusione e velocità della vite durante la produzione del filamento possono modificare la quantità di vuoti e l’allineamento delle fibre. Lavorare sulla formulazione significa quindi intervenire sull’intera catena che parte dal pellet, passa attraverso il filamento e termina nel componente stampato.
Tor Vergata porta competenze specifiche su compositi e materiali multifunzionali
La collaborazione coinvolge il Materials Science and Technology Group del Dipartimento di Ingegneria dell’Impresa “Mario Lucertini”, guidato dalla professoressa Francesca Nanni. Il gruppo lavora su progettazione, produzione e caratterizzazione di materiali polimerici, compositi e nanocompositi, oltre che su nuovi materiali per additive manufacturing.
Le attività comprendono anche materiali multifunzionali, sistemi self-healing e self-monitoring, materiali con proprietà elettromagnetiche e applicazioni stealth, elastomeri, compositi sostenibili ed economia circolare. Il laboratorio dispone inoltre di capacità dedicate alla caratterizzazione dei materiali, alla lavorazione dei termoplastici, allo stampaggio, alla sinterizzazione e alla produzione additiva.
Questa combinazione è particolarmente coerente con il programma Roboze. Lo sviluppo di un nuovo filamento industriale non richiede soltanto di ottenere una miscela che possa passare attraverso un estrusore. Occorre misurare proprietà termiche, reologiche, meccaniche, chimiche e microstrutturali e successivamente stabilire come queste cambino dopo la stampa.
Francesca Nanni lavora da anni sui materiali per Additive Manufacturing
La professoressa Francesca Nanni ha tra i propri principali temi di ricerca proprio la progettazione e caratterizzazione di compositi e nanocompositi polimerici e lo sviluppo di nuovi materiali per additive layer manufacturing. Il gruppo Tor Vergata ha inoltre lavorato sul trasferimento tecnologico dei materiali verso applicazioni industriali, elemento che spiega la struttura dell’accordo con Roboze.
La ricerca universitaria può esplorare formulazioni e meccanismi che difficilmente sarebbero affrontati attraverso un normale programma di sviluppo prodotto a breve termine, mentre Roboze può verificare fin dalle prime fasi se i materiali presentano caratteristiche compatibili con una vera piattaforma produttiva FFF.
L’obiettivo dichiarato da entrambe le parti è proprio ridurre la distanza tra risultati scientifici e applicazioni industriali. Simone Cuscito, Chief Research & Development & Product Officer di Roboze, ha indicato la collaborazione come uno strumento per accelerare lo sviluppo di nuovi materiali basati sul PEEK; Francesca Nanni ha invece sottolineato il valore dell’integrazione tra competenze accademiche sui materiali avanzati e tecnologie industriali.
Non necessariamente soltanto fibra di carbonio
Roboze dispone già di un Carbon PEEK commerciale rinforzato con il 20% di fibra di carbonio, ma l’accordo con Tor Vergata non è limitato a questa combinazione. La formulazione definitiva dei materiali che verranno studiati non è stata ancora comunicata.
La ricerca sui compositi PEEK offre numerose possibilità. Fibre corte di carbonio possono aumentare rigidezza e stabilità dimensionale; fibre di vetro possono modificare proprietà meccaniche e comportamento termico; filler particellari o nanostrutturati possono essere utilizzati per introdurre conduttività elettrica o termica, modificare il comportamento tribologico o ottenere funzioni specifiche.
L’introduzione di un rinforzo non produce però automaticamente un materiale migliore sotto ogni punto di vista. Una maggiore percentuale di fibre può ridurre la contrazione e aumentare il modulo elastico, ma può anche rendere il materiale più fragile, aumentare l’usura dell’ugello e rendere più difficile l’adesione tra gli strati. La vera ricerca consiste quindi nel trovare un equilibrio tra proprietà del compound, trasformabilità in filamento e comportamento durante la stampa.
Il Carbon PEEK attuale mostra già la direzione seguita da Roboze
Il Carbon PEEK commercializzato da Roboze rappresenta un riferimento utile per comprendere l’interesse dell’azienda. Il produttore dichiara per il materiale una resistenza a trazione di 146 MPa, un modulo di Young di 10,1 GPa e una Heat Deflection Temperature di 155 °C. Roboze indica inoltre una funzionalità strutturale fino a 280 °C e resistenza a oltre quaranta agenti chimici.
Sono valori relativi allo specifico materiale e alle condizioni di prova definite dal produttore e non devono essere automaticamente attribuiti ai futuri filamenti sviluppati insieme a Tor Vergata. Mostrano però perché il PEEK rinforzato interessi un’azienda che vuole sostituire parti metalliche in applicazioni ad alte prestazioni.
Roboze ha inoltre ottenuto per il proprio Carbon PEEK la classificazione HL3 secondo UNI EN 45545-2 per diverse categorie applicative ferroviarie. Il materiale contiene il 20% di fibra di carbonio e viene processato attraverso ARGO 500 HYPERSPEED. Questo tipo di qualificazione evidenzia un altro elemento importante: in un’applicazione industriale non è sufficiente ottenere buoni valori di trazione. Il materiale deve superare prove specifiche per il settore nel quale verrà utilizzato.
La ricerca dovrà affrontare il punto debole dell’FFF: l’adesione tra strati
Uno dei problemi più studiati nella stampa del PEEK è l’anisotropia. Una parte FFF non è un blocco omogeneo ottenuto per stampaggio: è costituita da filamenti depositati secondo traiettorie e layer successivi. La resistenza può quindi essere molto diversa parallelamente o perpendicolarmente agli strati.
Il problema deriva in gran parte dalla diffusione molecolare tra il materiale già depositato e quello nuovo. Se la superficie sottostante si è raffreddata troppo, le catene polimeriche non riescono a diffondere sufficientemente attraverso l’interfaccia e la zona tra i due layer può diventare il punto più debole del componente.
Uno studio del 2024 su PEEK e PEEK rinforzato con fibra di carbonio ha utilizzato un riscaldamento laser in-process per migliorare l’adesione tra layer, ottenendo incrementi superiori al 20% nella resistenza a trazione e nell’ordine del 10-20% nella resistenza a flessione. Una ricerca pubblicata nel 2026 ha ottenuto un miglioramento superiore al 90% nella resistenza interlaminare ottimizzando temperatura dell’ugello, velocità e altezza dello strato.
Questi risultati mostrano che nel PEEK la formulazione del materiale e il processo non possono essere sviluppati separatamente.
Anche la cristallinità deve essere controllata, non semplicemente massimizzata
PEEK è un polimero semicristallino. Durante il raffreddamento una parte delle catene assume una struttura ordinata cristallina mentre un’altra rimane amorfa. Il grado di cristallinità influenza rigidezza, resistenza termica, stabilità dimensionale e altre proprietà.
Potrebbe sembrare intuitivo cercare semplicemente di ottenere la maggiore cristallinità possibile, ma la situazione è più complessa. Una cristallizzazione molto rapida può limitare la diffusione delle catene tra gli strati e aumentare le tensioni interne. Alcuni studi indicano che la migliore adesione interlaminare può essere ottenuta anche a livelli di cristallinità inferiori quando la fusione tra i layer è migliore.
Nel 2026 una ricerca sulla relazione tra parametri FFF e proprietà del PEEK ha sottolineato proprio questo aspetto: temperature dell’ugello più elevate possono migliorare il bonding e ridurre la porosità grazie alla minore viscosità della massa fusa, mentre velocità eccessive possono aumentare porosità e ridurre la qualità complessiva.
Per Roboze e Tor Vergata significa che un futuro filamento dovrà essere sviluppato insieme a una finestra di processo ben definita.
Il biomedicale richiede requisiti diversi da aerospace e difesa
L’accordo identifica biomedicale, aerospace, automotive e difesa come settori prioritari, ma non esiste una formulazione ideale per tutti questi impieghi. Nel biomedicale il PEEK è interessante anche perché il modulo elastico può essere più vicino a quello dell’osso rispetto ai metalli utilizzati negli impianti, mentre alcune formulazioni possono essere sterilizzate con diversi processi.
Un materiale destinato a un impianto medico deve però affrontare requisiti relativi a biocompatibilità, sterilizzazione, purezza e controllo della contaminazione. L’aggiunta di filler o fibre deve quindi essere valutata considerando anche questi aspetti.
Nel settore aerospace le priorità possono invece essere rapporto resistenza-peso, comportamento al fuoco, emissioni di fumo, stabilità termica e ripetibilità del processo. In difesa possono aggiungersi proprietà elettriche, schermatura elettromagnetica, resistenza agli agenti chimici o caratteristiche multifunzionali.
È proprio la capacità del gruppo Tor Vergata di lavorare anche su materiali multifunzionali che rende interessante la collaborazione oltre il semplice sviluppo di un PEEK più resistente.
La sostituzione del metallo deve essere valutata componente per componente
Roboze utilizza frequentemente il concetto di metal replacement per descrivere PEEK e Carbon PEEK. È però importante interpretarlo in termini ingegneristici. Un polimero ad alte prestazioni non sostituisce automaticamente alluminio, titanio o acciaio.
Il vantaggio può emergere quando il componente trae beneficio da una riduzione di peso, dalla resistenza alla corrosione, dall’isolamento elettrico, dalla possibilità di produrre geometrie complesse o dall’eliminazione di lavorazioni e attrezzature. In altre applicazioni, temperatura, rigidezza, fatica o carichi possono rendere il metallo ancora indispensabile.
Una parte importante della ricerca sui nuovi PEEK dovrà quindi riguardare non soltanto il miglioramento dei valori assoluti, ma la possibilità di adattare il materiale a requisiti applicativi specifici.
ARGO 500 fornisce a Roboze una piattaforma già progettata attorno ai superpolimeri
Roboze dispone del vantaggio di poter sperimentare le formulazioni su sistemi sviluppati specificamente per materiali ad alta temperatura. ARGO 500 HYPERSPEED offre un volume di costruzione di 500 × 500 × 500 mm, camera fino a 180 °C ed estrusione fino a 500 °C.
La versione Mission Ready, sviluppata per aerospace e defense, utilizza una piattaforma materiali validata attorno a ULTEM 9085 e Carbon PEEK e integra un sistema di gestione dell’umidità capace di raggiungere un dew point dichiarato di -80 °C e una temperatura di essiccazione fino a 120 °C.
L’umidità è una variabile importante nel processing dei polimeri tecnici perché può influenzare stabilità dell’estrusione, qualità superficiale, formazione di vuoti e proprietà del componente. Studiare nuovi filamenti su una piattaforma che controlla anche questa variabile permette di separare meglio gli effetti della formulazione da quelli derivanti dalle condizioni di processo.
La ricerca durerà tre anni e include anche formazione e trasferimento tecnologico
L’accordo non riguarda soltanto attività di laboratorio. Roboze e Tor Vergata prevedono workshop, tirocini, tesi di laurea e dottorati congiunti. Le parti valuteranno inoltre la possibilità di creare in futuro un laboratorio congiunto oppure uno spin-off dedicato.
Questo elemento indica che il programma potrebbe diventare più strutturato rispetto a una singola campagna di caratterizzazione. Un laboratorio comune consentirebbe di mantenere una continuità tra formulazione, produzione del filamento, stampa e analisi dei componenti, mentre uno spin-off potrebbe eventualmente trasformare alcune delle tecnologie sviluppate in prodotti o servizi.
Non è stato annunciato che laboratorio o spin-off verranno effettivamente costituiti: al momento si tratta di possibilità previste dall’accordo.
Il punto decisivo sarà trasformare buoni materiali in filamenti ripetibili
L’aspetto più importante della collaborazione sarà verificare se nuove formulazioni PEEK possano essere trasformate in filamenti industriali con caratteristiche sufficientemente stabili da garantire componenti ripetibili.
Nel laboratorio è possibile ottenere un campione con prestazioni elevate. Nella produzione industriale bisogna assicurarsi che chilometri di filamento abbiano diametro, composizione, distribuzione delle fibre, contenuto di umidità e comportamento reologico sufficientemente uniformi.
Questa esigenza diventa ancora più importante con i materiali rinforzati. Le fibre possono rompersi durante l’estrusione, orientarsi lungo il flusso o creare variazioni locali. Uno studio del 2026 su PEEK rinforzato con fibra di vetro ha utilizzato microscopia ottica polarizzata e microtomografia a raggi X proprio per analizzare vuoti, allineamento e integrità delle fibre durante la produzione del filamento.
Le competenze di caratterizzazione di Tor Vergata possono quindi essere particolarmente utili nella fase che precede la stampa vera e propria.
Roboze rafforza una strategia basata su materiali, macchina e processo
L’accordo con Tor Vergata rientra in una strategia più ampia di Roboze, che sta cercando di costruire un ecosistema nel quale hardware, software, materiali e parametri produttivi vengano sviluppati come parti dello stesso processo industriale.
Per i polimeri ad alte prestazioni questa integrazione è particolarmente importante. Consentire a una macchina di raggiungere una temperatura molto elevata è relativamente semplice rispetto al garantire che un componente prodotto oggi abbia le stesse caratteristiche di quello prodotto fra sei mesi in un’altra fabbrica.
La ripetibilità dipende dalla macchina, ma anche dal lotto di materiale, dall’essiccazione, dalla gestione termica, dal modello digitale, dalla strategia di deposizione e dalla caratterizzazione finale.
La collaborazione non promette ancora un nuovo materiale, ma apre una piattaforma di ricerca interessante
L’annuncio di Roboze e Università di Roma Tor Vergata deve quindi essere letto come l’inizio di un percorso più che come la presentazione di un prodotto. Non sono stati comunicati nomi commerciali, percentuali di rinforzo, proprietà meccaniche o date di lancio dei futuri filamenti.
Quello che è già definito è il campo di lavoro: PEEK, altre matrici termoplastiche ad alte prestazioni, compositi, caratterizzazione e trasferimento verso applicazioni industriali in aerospace, automotive, biomedicale e difesa.
Il valore della collaborazione dipenderà dalla capacità di ottenere materiali che non siano soltanto più resistenti in laboratorio, ma più facilmente processabili, meno sensibili alle variazioni termiche, più stabili dimensionalmente e soprattutto ripetibili una volta trasformati attraverso FFF.
È questa la vera sfida della stampa 3D con PEEK. Il materiale possiede già caratteristiche che lo rendono uno dei termoplastici più interessanti per applicazioni estreme; il problema industriale consiste nel conservare quelle caratteristiche dopo averlo trasformato, strato dopo strato, in un componente. Roboze porta nel programma sistemi produttivi e conoscenza del processo FFF industriale, mentre Tor Vergata aggiunge competenze nella progettazione, trasformazione e caratterizzazione di compositi e nanocompositi. Se il lavoro triennale riuscirà a integrare efficacemente queste due competenze, i risultati potrebbero andare oltre una nuova formulazione di filamento e contribuire a definire materiali sviluppati fin dall’origine specificamente per la produzione additiva.
