America Makes (National Additive Manufacturing Innovation Institute) e il National Center for Defense Manufacturing and Machining (NCDMM) hanno annunciato l’assegnazione di un finanziamento da 450.000 dollari al University of Dayton Research Institute (UDRI) per un progetto di tipo “roadmap”: l’obiettivo non è realizzare un componente specifico, ma produrre analisi, mappe tecnologiche e report utili a orientare investimenti futuri del Dipartimento della Difesa USA (DoD) e dell’industria nella Continuous Fiber Additive Manufacturing (CFAM), cioè manifattura additiva di compositi polimerici con fibre continue (per esempio carbonio o fibra di vetro). Il progetto è collocato dentro l’iniziativa AACAMS (Affordable and Agile Composite Additive Manufactured Structures) ed è finanziato attraverso la Materials and Manufacturing Directorate dell’Air Force Research Laboratory (AFRL).
Che cosa viene richiesto a UDRI: deliverable e scopo operativo
Il lavoro affidato a UDRI prevede di valutare lo stato dell’arte della CFAM, individuare barriere all’adozione (tecniche, economiche e di filiera) e definire requisiti e bisogni per gli integratori di sistema che devono portare queste tecnologie in contesti reali, sia difesa sia applicazioni commerciali. In altre parole, la roadmap serve a “tradurre” la promessa dei compositi stampati in 3D in una lista verificabile di condizioni: cosa manca per arrivare a processi ripetibili, qualificabili, con costi e tempi compatibili con la produzione. La call AACAMS, inoltre, era impostata per assegnare un solo vincitore, segnale di un perimetro mirato e di un output atteso coerente e unificato.
Definizione di CFAM: cosa rientra e cosa no
Nel perimetro di questa iniziativa, CFAM non è un singolo processo proprietario: è una famiglia di metodi che depositano una fibra continua e una matrice polimerica in una struttura tridimensionale. La definizione include sia deposizione strato su strato, sia deposizione su superfici 3D conformali, sia approcci freeform. Questa ampiezza è importante perché, nel mondo dei compositi, prestazioni e costi dipendono molto da: orientamento delle fibre, qualità dell’impregnazione, grado di consolidamento/curing e controllo del percorso utensile. Una roadmap che copra più architetture di processo può aiutare a evitare confronti “non omogenei” e a impostare criteri comuni di valutazione.
Perché la difesa guarda ai compositi a fibra continua stampati in 3D
La motivazione dichiarata ruota attorno a tre leve: peso, robustezza e rapidità di transizione dal concept alla disponibilità operativa. I compositi con fibre continue possono offrire rapporti resistenza/peso interessanti e geometrie funzionali difficili da ottenere con tecniche tradizionali senza lunghi cicli di attrezzaggio. In scenari in cui la supply chain è sotto pressione, la possibilità di produrre internamente (o in reti qualificate) componenti compositi con tempi più brevi e con minore dipendenza da tooling dedicato è considerata un vantaggio potenziale. La roadmap AACAMS è presentata come uno strumento per arrivare a investimenti “mirati”, cioè evitare spese frammentate e concentrare le risorse su blocchi tecnici che impediscono la scalabilità.
Le barriere principali: costi, controllo di processo, standard e qualifica
Le difficoltà indicate ricadono in alcune categorie ricorrenti quando si passa dal dimostratore alla produzione:
- Costo dei materiali e delle attrezzature: feedstock, resine, fibre, sistemi di deposizione e controllo possono alzare la soglia d’ingresso.
- Controllo del percorso e dell’orientamento fibra: la prestazione meccanica dipende dalla coerenza con cui la fibra viene posata e consolidata lungo la direzione di carico.
- Curing e qualità di deposizione: variazioni su impregnazione, porosità, adesione tra strati e condizioni ambientali possono introdurre difetti.
- Assenza (o frammentazione) di standard e protocolli: senza metodi condivisi di test e criteri di accettazione, la qualifica per applicazioni critiche diventa lenta e costosa.
L’obiettivo pratico di una roadmap è proprio trasformare questi problemi in “capitoli” con priorità e azioni: quali misure di metrologia servono, quali parametri sono più sensibili, quali test sono minimi per certificare un componente o un processo.
Chi sono gli attori: America Makes, NCDMM, AFRL e UDRI
America Makes opera come acceleratore/istituto di innovazione con progetti e roadmapping guidati dai membri; NCDMM agisce come partner organizzativo su diverse iniziative legate alla manifattura per la difesa; l’AFRL (in particolare la Materials and Manufacturing Directorate) figura come ente finanziatore. UDRI è l’organizzazione selezionata per realizzare la roadmap e i report, con un’impostazione che mira a produrre materiale utilizzabile da stakeholder industriali e da programmi governativi. Sul piano comunicativo, America Makes ha collegato esplicitamente l’iniziativa alla necessità di aumentare velocità e capacità produttiva in contesti difesa, posizionando la roadmap come passo strutturale verso l’integrazione della manifattura additiva nei flussi produttivi.
Tecnologie correlate e segnali di mercato: il caso Continuous Composites
Nel dibattito CFAM rientrano anche tecnologie proprietarie, ad esempio sistemi che depositano e polimerizzano fibre impregnate in modo continuo. Viene citata Continuous Composites e la sua tecnologia CF3D come esempio di filone che sta ricevendo attenzione e contratti in ambito aerospazio/difesa, insieme a iniziative volte a migliorare strumenti di simulazione per il comportamento anisotropo dei compositi. Questo tipo di esempi non sostituisce il lavoro della roadmap, ma aiuta a capire perché una mappatura “neutra” (non legata a un singolo vendor) può essere utile: serve a confrontare approcci diversi con metriche comuni di prestazione, ripetibilità e qualificabilità.
Che cosa può uscire dalla roadmap: risultati attesi e utilizzo pratico
Un documento di roadmap, se costruito bene, tende a includere: (1) segmentazione delle applicazioni (componenti strutturali, staffe, carter, elementi di supporto), (2) requisiti di prestazione e ambientali, (3) lacune nei controlli di processo e nella metrologia, (4) priorità di ricerca e sviluppo con orizzonte temporale, (5) raccomandazioni su standard, protocolli di test e gestione della qualità, (6) elementi di supply chain (materiali, fornitori, tracciabilità). È il tipo di output che può guidare bandi successivi non più “di studio”, ma orientati a dimostrazioni, validazioni e qualifica. Nella cornice AACAMS, l’intento dichiarato è creare le condizioni per portare la CFAM a scala, riducendo incertezza tecnica e rischi di adozione.
