Loughborough University rafforza la ricerca sui materiali critici con la tecnologia Freemelt
Loughborough University sta ampliando la propria attività nella manifattura additiva metallica puntando su una categoria di materiali che nel Regno Unito ha assunto un peso strategico crescente: i metalli critici e difficili da lavorare, tra cui tungsteno, niobio e tantalio. Al centro del progetto c’è l’adozione della tecnologia Electron Beam Powder Bed Fusion di Freemelt, scelta per sviluppare processi produttivi adatti a materiali che risultano problematici per molte piattaforme laser convenzionali. Il tema non riguarda solo la ricerca universitaria: il lavoro viene presentato come un tassello della capacità britannica di sviluppare, processare e qualificare materiali avanzati sul piano nazionale, riducendo la dipendenza da filiere esterne in segmenti sensibili per energia, spazio e difesa.
Perché tungsteno, niobio e tantalio sono materiali così rilevanti
Tungsteno, niobio e tantalio sono materiali associati a componenti ad alte prestazioni, dove contano stabilità termica, resistenza in condizioni estreme e comportamento affidabile in ambienti severi. Proprio queste caratteristiche li rendono utili in programmi collegati alla fusione nucleare, all’aerospazio e ad applicazioni di difesa, ma ne complicano la trasformazione industriale. Nel caso del tungsteno, i processi tradizionali sono difficili da gestire e anche il laser powder bed fusion ha mostrato limiti nella produzione di parti dense e prive di cricche, mentre la lavorazione EB-PBF in vuoto e ad alte temperature di processo offre condizioni più adatte al controllo della purezza chimica e della stabilità del materiale.
Il limite delle piattaforme laser e il vantaggio del fascio di elettroni
Il punto tecnico centrale dell’iniziativa è il confronto tra sistemi laser e sistemi a fascio di elettroni. Metalli come rame, tungsteno, tantalio, molibdeno e niobio possono creare problemi ai sistemi laser per ragioni diverse: riflettività elevata, necessità di temperature di processo molto alte oppure sensibilità all’atmosfera durante la lavorazione. La tecnologia Electron Beam Powder Bed Fusion, lavorando in ambiente di vuoto e mantenendo temperature più elevate, permette di contenere meglio interferenze atmosferiche, fragilità e difetti legati alla trasformazione di metalli refrattari o reattivi. In questo scenario, Freemelt insiste anche su un altro aspetto: l’architettura aperta del sistema, che consente ai ricercatori di modificare parametri, sperimentare leghe non standard e costruire nuovi flussi di processo senza i vincoli tipici delle piattaforme chiuse.
Il ruolo di Loughborough University e di Moataz Attallah
Loughborough University parte da una base già solida nella manifattura additiva. L’Additive Manufacturing Research Group viene descritto dall’ateneo come un centro di riferimento internazionale per ricerca, sviluppo e diffusione dell’additive manufacturing. A guidare questa nuova fase c’è il professor Moataz Attallah, oggi Dean della School of Aeronautical, Automotive, Chemical, and Materials Engineering e professore di Advanced Materials Processing. Il suo profilo evidenzia una lunga attività su metallurgia, process-material interaction, modellazione e additive manufacturing applicata a materiali avanzati, con progetti che hanno coinvolto attori come Rolls-Royce, BAE Systems, UKAEA, Johnson Matthey, European Space Agency e altri soggetti industriali e istituzionali. Questo contesto aiuta a capire perché Loughborough non stia trattando Freemelt come una semplice installazione macchina, ma come una piattaforma di sviluppo materiali e processi.
Freemelt entra nel progetto come fornitore di una piattaforma di ricerca, non solo di una macchina
Nel racconto della collaborazione, Freemelt viene presentata come il partner tecnologico che rende praticabile una ricerca più libera sui metalli difficili. La società svedese ha costruito la propria proposta E-PBF proprio attorno a materiali come tungsteno, titanio e rame, e insiste sulla possibilità di un accesso più diretto ai parametri di processo rispetto ai sistemi industriali chiusi. Anche una precedente installazione annunciata da Freemelt presso la University of Birmingham, dove Moataz Attallah operava prima del trasferimento a Loughborough, era stata collegata a progetti su metalli refrattari, superleghe, rame, fusione nucleare e spazio. Questo suggerisce una linea di ricerca coerente, che ora si consolida ulteriormente all’interno di Loughborough University e della sua infrastruttura di ricerca.
Dalla ricerca applicata alla fusione, allo spazio e alla difesa
Il progetto di Loughborough University è collegato a lavori già attivi con Tokamak Energy e Metamorphic per componenti in tungsteno destinati al contesto della fusione nucleare, oltre a ricerche su materiali a base niobio per la propulsione spaziale e a una collaborazione Regno Unito-Giappone coordinata con la University of Birmingham sul comportamento delle leghe refrattarie e sull’assorbimento di ossigeno durante il processo additivo. Anche il profilo ufficiale di Moataz Attallah conferma che il suo gruppo opera da anni in settori come aerospace, space, defence e fusion energy. In altre parole, la macchina Freemelt viene inserita in una filiera di ricerca già orientata verso applicazioni dove i materiali critici non sono un tema accademico astratto, ma un vincolo reale di progetto e qualificazione.
Perché nel Regno Unito si parla di sovranità dei materiali
La scelta di Loughborough University si inserisce in un quadro politico e industriale più ampio. Nella strategia britannica sui critical minerals, il governo del Regno Unito afferma che i minerali critici sono essenziali per economia, sicurezza nazionale e transizione energetica, e riconosce che il Paese, in quanto importatore netto, è esposto a vulnerabilità legate a catene di fornitura geopoliticamente concentrate. La stessa strategia punta a rafforzare la capacità nazionale in produzione, riciclo e midstream processing, cioè nelle attività che trasformano materiali estratti o riciclati in forme raffinate o idonee alla manifattura. Anche la Royal Academy of Engineering insiste sulla necessità di ridurre la dipendenza da importazioni scarse e di costruire maggiore resilienza attraverso pianificazione tecnologica, design e circular economy.
Il collegamento con la difesa britannica
La manifattura additiva è entrata in modo esplicito anche nelle priorità della difesa britannica. La Defence Advanced Manufacturing Strategy del Ministry of Defence chiarisce che la prima iterazione della strategia è concentrata proprio sull’additive manufacturing, ritenuta la componente più matura e immediatamente utile per affrontare problemi di supporto e supply chain. In parallelo, il programma Project TAMPA è stato impostato come framework multi-fornitore per accelerare la maturità dell’additive manufacturing nella catena di supporto, ridurre tempi di approvvigionamento e migliorare la disponibilità di parti. Defence Equipment & Support descrive inoltre Project TAMPA come una risposta alla necessità di creare una rete capace di produrre e trasferire in modo sicuro parti stampate e relativi dati. In questo quadro, anche AWE dichiara di usare tecniche di additive manufacturing per sviluppare processi più efficienti sul piano dei materiali e produrre componenti e assiemi per soluzioni ingegneristiche complesse.
Cosa cambia davvero con iniziative come questa
Il valore dell’operazione non sta solo nell’acquisto di una piattaforma Freemelt da parte di Loughborough University. Il punto più rilevante è che università, aziende tecnologiche e istituzioni britanniche stanno convergendo su un problema comune: come costruire competenze nazionali sui materiali critici, trasformando la ricerca in capacità industriale e in maggiore autonomia della supply chain. È ragionevole leggere il progetto di Loughborough University come un esempio di questa traiettoria: Freemelt fornisce l’infrastruttura E-PBF, Loughborough sviluppa conoscenza sui processi e sui materiali, mentre attori come Tokamak Energy, Metamorphic, University of Birmingham, Ministry of Defence e AWE rappresentano i possibili sbocchi applicativi o i contesti strategici in cui tali competenze diventano concrete.
