Loughborough University rafforza la ricerca sull’Electron Beam Additive Manufacturing
Loughborough University, attraverso l’Additive Manufacturing Research Group (AMRG), sta potenziando in modo strutturato le proprie attività di ricerca sull’Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM) grazie all’adozione delle soluzioni di Freemelt, azienda svedese specializzata nella tecnologia Electron Beam Powder Bed Fusion (E‑PBF) per metalli ad alte prestazioni. L’AMRG è considerato da anni uno dei principali riferimenti internazionali nello studio e nello sviluppo della manifattura additiva, con progetti che spaziano dall’aerospazio al biomedicale, dall’energia alle applicazioni industriali avanzate.
Il ruolo dell’Additive Manufacturing Research Group di Loughborough
All’interno di Loughborough University, l’Additive Manufacturing Research Group concentra le proprie attività su sviluppo di processi, qualifica di materiali e integrazione dell’additive manufacturing in flussi produttivi industriali. Il gruppo lavora su più famiglie di processi, con una particolare attenzione alle tecnologie di Powder Bed Fusion, considerate strategiche per componenti complessi e ad alto valore aggiunto.
L’approccio multidisciplinare del gruppo comprende ricerca di base, dimostrazioni applicative e collaborazione con partner industriali, così da trasferire rapidamente i risultati scientifici verso casi d’uso reali in settori regolamentati e critici.
La tecnologia E‑PBF di Freemelt e le sue applicazioni
Freemelt, con sede a Göteborg, sviluppa sistemi di stampa 3D metallici basati su Electron Beam Powder Bed Fusion, una tecnologia che utilizza un fascio di elettroni in vuoto per fondere strati di polvere metallica. Questa soluzione consente di operare a temperature di processo elevate, favorendo la lavorazione di materiali difficili come tungsteno, titanio e rame, oltre a leghe avanzate per applicazioni estreme.
I sistemi industriali di Freemelt sono progettati per combinare produttività e controllo del processo, sfruttando una sorgente di elettroni a catodo riscaldato in grado di mantenere una qualità del fascio costante su un ampio intervallo di potenza, caratteristica che apre una finestra di processo ampia per la fusione di materiali critici.
Materiali ad alte prestazioni: tungsteno, titanio, rame e leghe avanzate
Uno degli aspetti centrali della collaborazione tra ricerca accademica e tecnologia Freemelt riguarda i materiali ad alte prestazioni. Il tungsteno, ad esempio, è al centro di diversi progetti legati all’energia da fusione, dove viene studiato per componenti esposti a flussi termici estremi, come le piastrelle per il rivestimento interno dei reattori. Freemelt ha dimostrato la possibilità di produrre parti dense e prive di cricche in tungsteno tramite E‑PBF, mantenendo temperature di processo sufficientemente elevate da preservare la duttilità del materiale.
Accanto al tungsteno, l’azienda ha definito parametri di processo per titanio e rame, materiali chiave per l’aerospazio, il biomedicale e le applicazioni ad alta conducibilità, e sta esplorando strategie di fusione come Pixelmelt® per incrementare ulteriormente la produttività e la qualità della microstruttura.
Dal laboratorio alla produzione: scalabilità e controllo di processo
La collaborazione tra Loughborough University e Freemelt si inserisce in un contesto più ampio in cui la ricerca sui processi E‑PBF punta in modo esplicito alla scalabilità industriale. Freemelt è già impegnata, per esempio, in progetti con partner istituzionali per dimostrare la scalabilità produttiva di piastrelle in tungsteno per future centrali a fusione, con l’obiettivo di passare dalla fattibilità di laboratorio alla produzione in volume con il sistema industriale eMELT.
In parallelo, la comunità scientifica e gli istituti di ricerca lavorano su modelli di controllo e ottimizzazione del processo, studiando la distribuzione termica, le strategie di scansione del fascio e il comportamento delle leghe sotto condizioni di processo “hot” tipiche dell’E‑PBF, per ridurre difetti interni, deformazioni e scattering delle proprietà meccaniche.
Implicazioni per i settori aerospaziale, energetico e biomedicale
La sinergia tra AMRG di Loughborough e Freemelt ha un impatto diretto su settori che richiedono componenti complessi, leggeri e resistenti a condizioni estreme. Nell’aerospazio, l’E‑PBF su titanio e leghe speciali consente di realizzare strutture alleggerite, topologicamente ottimizzate e con prestazioni difficilmente ottenibili con metodi convenzionali.
Nel campo dell’energia, in particolare per la fusione, la capacità di produrre in modo ripetibile parti in tungsteno dense e stabili rappresenta un passo verso componenti di prima parete e divertori più efficienti; mentre in ambito biomedicale, titanio e leghe biocompatibili lavorate in E‑PBF permettono geometrie porose e personalizzate per impianti e protesi.
