La manifattura italiana della ceramica diventa smart e sostenibile: resine fotopolimerizzabili ad alta viscosità e DOD per gli stampi di piastrelle
Un progetto congiunto tra Politecnico di Torino, Università di Brescia e SACMI per portare la progettazione degli stampi nel dominio digitale
Il progetto “Innovative photocurable formulations for AM applications in the production of ceramic tiles molds” nasce al Politecnico di Torino (coordinamento scientifico: Massimo Messori) con la collaborazione dell’Università di Brescia (gruppo di Emilio Sardini) e della cooperativa SACMI – Cooperativa Meccanici Imola. L’iniziativa rientra nel partenariato esteso MICS – Made in Italy Circolare e Sostenibile, finanziato nell’ambito del PNRR: l’obiettivo è mettere a punto formulazioni fotopolimeriche adatte alla produzione additiva di stampi per piastrelle ceramiche, abilitando flussi pienamente digitali e una maggiore robustezza in esercizio.
Perché puntare sul Drop-On-Demand (DOD) per gli stampi ceramici
Il cuore tecnologico del progetto è l’uso di testine Drop-On-Demand (DOD) per depositare resine su superfici metalliche, generando micro-rilievi 3D che definiscono la tessitura dello stampo. Un mold prodotto digitalmente permette di riprodurre la stessa grafica in stabilimenti diversi, riducendo tempi di messa a punto e costi di logistica; è inoltre più semplice da gestire, considerando la frequente sostituzione degli stampi per garantire una resa estetica coerente.
La sfida dei materiali: abrasione, viscosità e prestazioni meccaniche
Nel comparto delle piastrelle, le polveri ceramiche sono fortemente abrasive: i materiali oggi impiegati nei rivestimenti degli stampi tendono a usurarsi. Il progetto interviene su due fronti: (1) resistenze all’abrasione più elevate tramite formulazioni fotocurabili migliorate e possibilità di filler inorganici; (2) superamento del limite di viscosità massima tipico delle resine utilizzate in DOD, introducendo un sistema in grado di lavorare con resine ad alta viscosità.
Testine riscaldate e prototipo “bench-scale” per resine ad alta viscosità
Per espandere la finestra di processo si prevede un prototipo “bench-scale” che operi con testine riscaldate tra 50 e 120 °C, così da poter depositare resine più viscose mantenendo controllo sulla risoluzione dei pattern, sull’adesione al substrato e sulle proprietà finali (durezza, resistenza all’abrasione). L’ottimizzazione comprenderà velocità di deposizione e dose UV/Vis.
Materie prime da fonti rinnovabili e ciclo di vita a minore impatto
Le formulazioni considerano monomeri e oligomeri selezionati in base a reologia, proprietà meccaniche post-reticolazione e provenienza: quando possibile, il team adotta precursori da fonti rinnovabili per ridurre l’impatto lungo il ciclo di vita del materiale. Questo orientamento è coerente con i principi dell’economia circolare sostenuti da MICS e dalla Missione 4 – Istruzione e Ricerca del PNRR.
Sensori e controllo di processo: il contributo dell’Università di Brescia
Il progetto prevede lo sviluppo di sensori per il monitoraggio dello stato degli stampi e del processo, con una prospettiva di manutenzione predittiva. L’Università di Brescia porta competenze consolidate in strumentazione elettronica, sensoristica e misure per applicazioni industriali, un tassello essenziale per chiudere il cerchio tra materiale, processo e qualità.
Il ruolo industriale di SACMI: esperienza su stampi e processi per il “whiteware”
SACMI è un riferimento internazionale per stampi in resina e processi di decorazione nel comparto ceramico; l’esperienza su attrezzature, materiali e manutenzione degli stampi e la spinta verso modellazione digitale e “tooling” avanzato supportano il trasferimento dei risultati del progetto verso applicazioni reali nella filiera.
Spoke 6 MICS: manifattura additiva come leva della “twin transition”
Il progetto è incardinato nello Spoke 6 di MICS, dedicato alla manifattura additiva come fattore per prodotti personalizzati, sostenibili e intelligenti, e al design di complessità con criteri eco-consapevoli. La guida dello Spoke è affidata a Federica Bondioli (Politecnico di Torino). Cornice istituzionale e numeri: fondi, partner e riparto territoriale
MICS aggrega 12 atenei/enti di ricerca e 13 partner industriali (tra cui SACMI, Prima Additive, Leonardo, Thales Alenia Space) con una dotazione di 125 milioni di euro (114 milioni PNRR + 11 milioni privati). La documentazione ufficiale indica che il 40% dei fondi pubblici è destinato al Mezzogiorno, in coerenza con la clausola del 40% sulle risorse allocabili territorialmente nel PNRR.
Tempistiche e impatto atteso
Secondo la scheda progetto, l’attività gennaio 2023 – dicembre 2024 mira a: 1) realizzare un prototipo da banco per DOD ad alta temperatura; 2) impiegare resine ad elevata viscosità per pattern 3D su substrati metallici; 3) aumentare la resistenza all’abrasione rispetto allo stato dell’arte, mantenendo le tolleranze dimensionali. Il know-how generato potrà sostenere anche iniziative imprenditoriali (spin-off/start-up).
