Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti (DoD) sta spostando l’attenzione dalla sperimentazione di laboratorio alla trasformazione delle proprie fonderie operative. Obiettivo: produrre più in fretta utensili, ricambi e componenti complessi, riducendo la dipendenza da fornitori esterni e accorciando le catene di approvvigionamento critiche per i programmi aerospaziali e difensivi. In questo contesto la tecnologia AMEC (Additive Manufacturing Evaporative Casting) sviluppata da Skuld LLC, azienda con sede a Piqua, Ohio, viene vista come uno strumento concreto per unire stampa 3D e fusione tradizionale all’interno delle fonderie del DoD.
Chi è Skuld e che cos’è l’AMEC
Skuld è una realtà metallurgica statunitense che combina capacità di fonderia “classica” con processi digitali e additive manufacturing. L’azienda ha sviluppato AMEC (Additive Manufacturing Evaporative Casting), un flusso di lavoro che parte da modelli polimerici ottenuti via stampa 3D e li trasforma in getti metallici quasi net-shape, riducendo tempi di attrezzaggio e costi rispetto a molte tecnologie metal AM basate su polveri o filo. Il processo è stato raffinato a partire da anni di esperienza nel lost-foam casting e oggi è alla base dei sistemi Lightning Metal, microfonderie compatte pensate per laboratori, università, service e siti militari.
Dalla stampa 3D al getto metallico: come funziona la “verdampfungsgießerei”
Nel processo AMEC si stampa innanzitutto un modello in materiale polimerico o schiuma, spesso un filamento EPS-like o simili, con una comune stampante FFF. Questo modello può includere direttamente canali interni, geometrie cave e accorgimenti di progettazione difficili o impossibili da ottenere con i modelli tradizionali. Il pezzo viene poi rivestito con uno slurry ceramico che crea un guscio refrattario: durante la colata, il metallo fuso vaporizza il modello, che scompare lasciando spazio al metallo. Il risultato è un getto con microstruttura da colata convenzionale ma con libertà geometrica molto più ampia e un bisogno ridotto di lavorazioni meccaniche successive.
Lightning Metal LM-16 e sistemi containerizzati: microfonderie per l’uso distribuito
Per portare AMEC vicino ai luoghi in cui i pezzi servono davvero, Skuld ha sviluppato la piattaforma Lightning Metal LM-16, descritta come una “microfonderia da laboratorio”: un sistema compatto che integra stampa del modello, preparazione del guscio e colata in un’unica soluzione. LM-16 è pensata per pezzi in leghe di alluminio, ferro, acciaio, nichel e rame, con tolleranze paragonabili alla microfusione di precisione ma senza attrezzaggi costosi. A questa piattaforma si affiancano configurazioni containerizzate (Conex system) che integrano forno, attrezzature di fonderia e strumenti digitali in un modulo trasportabile, pensato per università, service bureau o depositi di manutenzione militari che devono produrre ricambi sul posto, senza dipendere da fornitori esterni o lunghi lead time logistici.
Dai laboratori universitari alle fonderie del DoD
Una delle prime validazioni commerciali dell’AMEC è stata la vendita di una LM-16 all’Università del Tennessee a Knoxville (UTK), dove il sistema viene usato per insegnare un flusso completo “dal CAD al getto” nell’arco di poche decine d’ore. Gli studenti lavorano su leghe leggere e su strategie di riuso di rottame industriale, con l’obiettivo di collegare sostenibilità e produzione rapida. Questo passaggio verso il mondo accademico affianca l’uso della stessa tecnologia in contesti difensivi, dove Skuld è già coinvolta in progetti legati alla sostituzione rapida di componenti legacy e alla messa in sicurezza delle catene di fornitura.
Il progetto con il REACT Lab di Tinker Air Force Base
Attraverso un contratto SBIR (Small Business Innovation Research), Skuld sta collaborando con il REACT Lab (Reverse Engineering and Critical Tooling) presso la base aerea di Tinker, in Oklahoma. Qui AMEC viene integrata in una fonderia esistente dedicata alla produzione di parti in alluminio aeronautico, con l’obiettivo di affrontare uno dei problemi cronici del DoD: la disponibilità di ricambi per sistemi legacy ancora in servizio ma supportati da supply chain fragili o ormai dismesse. Nel laboratorio REACT la stampa 3D viene già utilizzata per produrre stampi e anime per colata; l’integrazione dell’AMEC mira ad aggiungere una filiera basata su modelli evaporativi, in grado di ridurre ancora i tempi tra reverse engineering e nuovo getto funzionante.
IMPACT 2.0: l’additive come leva per la fonderia e la forgiatura
Il lavoro di Skuld si inserisce nella cornice più ampia di IMPACT 2.0 (Improvements in Manufacturing Productivity via Additive Capabilities and Techno-Economic Analysis), un bando America Makes finanziato dall’Office of the Secretary of Defense Manufacturing Technology Program per sostenere progetti che combinano fusione, forgiatura e tecnologie additive. L’iniziativa si concentra sulla capacità di accorciare i tempi di consegna, aumentare la produttività e migliorare il rendimento delle linee di produzione critiche per la difesa, tramite dimostratori che operano in scenari reali e misurano l’impatto su lead time e costi complessivi.
“Speed with Evaporative Casting for AISI 4340 Steel”: tempi ridotti da anni a giorni
Uno dei progetti chiave legati all’AMEC è “Speed with Evaporative Casting for AISI 4340 Steel”, guidato da Skuld. Il focus è dimostrare, con casi concreti e dati misurabili, quanto un flusso di lavoro basato su modelli evaporativi stampati in 3D possa ridurre il tempo necessario a riprodurre grandi componenti in acciaio strutturale. Tra gli esempi presi a riferimento vi sono getti di dimensioni e massa significative realizzati a partire da scansioni 3D e reverse engineering, con passaggio dalla definizione digitale alla colata in pochi giorni anziché nei mesi tipici di una nuova attrezzatura. Questi risultati sono pensati per diventare un riferimento per la qualifica dei processi in fonderie che operano per il DoD.
Dalla catena di fornitura globale alla “microfonderia organica”
La visione di lungo periodo è quella di spostare almeno una parte della produzione di getti metallici strategici da grandi fonderie centralizzate a una rete di microfonderie additive installate direttamente in basi militari, depositi di manutenzione, cantieri navali e fornitori chiave. Sistemi compatti come Lightning Metal LM-16, affiancati a unità containerizzate, permetterebbero di colare sul posto componenti complessi per piattaforme aeronautiche, navali o terrestri, riducendo le scorte di magazzino e i rischi associati a trasporti lunghi e catene di approvvigionamento vulnerabili. Per il DoD questo significa maggiore autonomia, tempi di reazione più brevi e la possibilità di mantenere in servizio sistemi legacy anche quando i fornitori originari non esistono più o non producono più le attrezzature necessarie.
Difesa, industria e università: un ecosistema condiviso
Un elemento ricorrente nei programmi sostenuti da America Makes è il coinvolgimento congiunto di industria, laboratori accademici e strutture militari. Nel caso di Skuld, la stessa piattaforma tecnologica viene impiegata tanto nei contratti con il DoD quanto nei progetti universitari e nelle applicazioni industriali civili, ad esempio per ridurre i tempi di messa in produzione di nuove fusioni o per validare leghe alternative più sostenibili. Questo approccio facilita la condivisione di dati di processo e di prestazioni dei materiali, che è esattamente ciò che il DoD richiede per poter qualificare tecnologie additive in ambito critico.
