Photocentric scorpora CosmicMaker per sviluppare la stampa 3D direttamente nello spazio
Photocentric ha separato le attività legate alla produzione nello spazio creando una società dedicata, CosmicMaker Ltd. La scelta arriva dopo una campagna di test in volo parabolico nella quale tre stampanti CosmicMaker hanno prodotto componenti in condizioni alternate di microgravità e gravità aumentata.
Il passaggio non è solo societario. Photocentric nasce e cresce come azienda specializzata in fotopolimeri, resine e stampa 3D LCD, con sedi nel Regno Unito e negli Stati Uniti. CosmicMaker porta questa esperienza in un settore diverso: la produzione autonoma di componenti, utensili e ricambi in orbita, senza dipendere sempre da lanci di rifornimento dalla Terra.
Lo spazio non richiede soltanto macchine compatte. Richiede materiali controllati, sistemi chiusi, processi ripetibili, gestione sicura dei fluidi, automazione e capacità di lavorare con poca supervisione umana. Per questo ha senso creare una struttura dedicata: lo sviluppo di una stampante 3D per stazioni spaziali, laboratori orbitali e missioni di lunga durata richiede tempi, partner, certificazioni e modelli di business diversi rispetto alla stampa 3D industriale a terra.
Cosa è stato testato sui voli parabolici
La dimostrazione più importante riguarda i voli parabolici effettuati a bordo di un Airbus A310 Zero G di Novespace. Durante questo tipo di missione, l’aereo segue traiettorie che generano brevi fasi di microgravità alternate a fasi con gravità più alta. Non è lo stesso ambiente di una stazione orbitale, ma è uno dei passaggi più utili per capire come una tecnologia si comporta quando il peso dei materiali non segue le regole terrestri.
Nei test sono state utilizzate tre stampanti CosmicMaker. Le macchine hanno lavorato durante cicli in cui la gravità passava da 0g a 2g, con finestre di microgravità di circa venti secondi. Durante questi intervalli sono stati prodotti pezzi con quattro materiali: carburo di silicio, allumina e due polimeri termoindurenti.
Il risultato più interessante riguarda proprio i materiali ceramici. In una resina caricata con particelle pesanti, la gravità tende a separare il carico solido dalla parte liquida. A terra, questo può portare a una distribuzione non uniforme del materiale. In microgravità, invece, le particelle ceramiche restano più sospese nella miscela. Per una tecnologia come CosmicMaker, pensata anche per ceramiche tecniche, questo punto è centrale.
Perché il carburo di silicio interessa allo spazio
Il carburo di silicio, spesso indicato come SiC, è un materiale adatto a contesti in cui servono resistenza termica, stabilità, durezza e buone prestazioni in ambienti difficili. In ambito spaziale può essere valutato per schermature, supporti, componenti per gestione termica, parti strutturali leggere, attrezzature tecniche e componenti destinati ad ambienti con forti escursioni di temperatura.
Stampare SiC nello spazio non significa fondere direttamente una ceramica come in un forno tradizionale. Nel caso di CosmicMaker, il materiale viene gestito come resina caricata, cioè una miscela fotopolimerica che contiene particelle ceramiche. La luce solidifica la matrice, costruendo la geometria strato per strato. In una fase successiva, a seconda del materiale e dell’applicazione, possono essere necessari trattamenti di post-processo per ottenere le proprietà finali.
L’elemento interessante è la geometria. Se in orbita fosse possibile produrre piccoli componenti ceramici su richiesta, una missione potrebbe ridurre parte dell’inventario di ricambi e attrezzature. Non si tratterebbe di stampare qualsiasi oggetto, ma di creare un catalogo di parti compatibili con il processo, qualificate per l’uso e progettate per rispondere a guasti, adattamenti o esigenze di laboratorio.
Una stampante 3D LCD pensata per la microgravità
CosmicMaker utilizza un approccio basato su stereolitografia LCD. Invece di estrudere filamento fuso, la macchina solidifica selettivamente una resina tramite luce proiettata attraverso una maschera LCD. Questo metodo ha alcuni vantaggi per l’ambiente spaziale: può essere compatto, consuma meno energia rispetto a processi termici più pesanti e non richiede la gestione di polveri libere.
La gestione dei liquidi in microgravità è uno dei problemi principali. Una resina non contenuta potrebbe muoversi in modo incontrollato, contaminare superfici o diventare un rischio per l’equipaggio e le apparecchiature. Per questo CosmicMaker adotta una vasca sigillata. Il componente resta immerso o circondato dal materiale liquido durante la costruzione, con un effetto di supporto che riduce la necessità di strutture aggiuntive.
Questo aspetto distingue la macchina da molte stampanti 3D terrestri. In una stampante a resina tradizionale, supporti, orientamento e separazione dal film o dal piano di stampa sono parte del processo. In orbita, il comportamento dei liquidi cambia. Una soluzione chiusa e controllata diventa quindi un requisito di sicurezza e di qualità, non solo una scelta progettuale.
Perché produrre in orbita invece di lanciare tutto da Terra
Ogni missione spaziale deve fare i conti con massa, volume e tempi di rifornimento. Portare in orbita ricambi, utensili e componenti significa occupare spazio prezioso e pagare il costo del lancio. Inoltre, non tutti i ricambi stoccati vengono usati. Molti restano a bordo per coprire guasti possibili ma non certi.
La stampa 3D in orbita punta a cambiare questa logica. Invece di portare fisicamente ogni parte, si potrebbero portare materiali, file qualificati e una macchina capace di produrre ciò che serve. Per missioni in orbita bassa il vantaggio è logistico. Per missioni lunari, marziane o di lunga durata, il tema diventa ancora più serio: i rifornimenti possono richiedere mesi, avere finestre di lancio limitate o non essere possibili nei tempi necessari.
CosmicMaker non elimina la necessità di una catena di fornitura terrestre. Piuttosto, aggiunge una possibilità in più: produrre in loco parti selezionate, ridurre alcuni stock e aumentare la capacità di risposta davanti a esigenze non previste.
Dall’autonomia della macchina all’autonomia della missione
La parola chiave non è solo “stampare”, ma “autonomia”. Un astronauta non può diventare tecnico di produzione per ogni componente da realizzare. Il tempo dell’equipaggio è limitato e costoso. Una piattaforma spaziale deve quindi richiedere pochi interventi manuali, controllare il processo, monitorare parametri, gestire errori e possibilmente dialogare con ingegneri a terra.
Qui entra in gioco anche lo strato software. Il progetto IN-DAMMI, che coinvolge AMFG, Photocentric e APWorks, lavora proprio su questo aspetto: collegare la capacità hardware di CosmicMaker con strumenti di gestione produzione, valutazione della producibilità e controllo remoto. AMFG porta la propria esperienza nel software per additive manufacturing, mentre APWorks, società tedesca del gruppo Airbus, contribuisce con competenze su applicazioni aerospaziali e valutazione dei componenti.
L’obiettivo è creare un flusso in cui gli ingegneri a terra possano analizzare l’inventario di una missione, capire quali parti siano adatte alla produzione in orbita e inviare file e parametri a una macchina installata nello spazio. In questo scenario la stampante non è un oggetto isolato, ma un nodo di una catena digitale.
Il ruolo di ESA, UK Space Agency, BSGN e Satellite Applications Catapult
Lo sviluppo di CosmicMaker si inserisce in un ecosistema europeo più ampio. Photocentric ha lavorato con il supporto dell’Agenzia Spaziale Europea e del programma BSGN, Business in Space Growth Network. L’In-Orbit Manufacturing Accelerator, guidato da Satellite Applications Catapult, ha incluso Photocentric tra le aziende selezionate per sviluppare tecnologie utili alla produzione in orbita. Nello stesso programma è stata coinvolta anche DCUBED, società tedesca attiva in meccanismi dispiegabili e strutture per lo spazio.
La UK Space Agency ha sostenuto la fase CosmicMaker II, dedicata alla realizzazione di tre stampanti 3D e al loro test in volo parabolico. Photocentric aveva già sviluppato una prima versione, CosmicMaker I, con test a terra in un banco contro-rotante per simulare condizioni utili alla validazione della stampa in assenza di gravità.
La presenza di enti pubblici e partner industriali è importante perché la produzione nello spazio non può essere sviluppata come un normale prodotto da laboratorio. Servono prove, validazione, procedure di sicurezza, compatibilità con gli standard delle missioni e una roadmap credibile verso dimostrazioni in orbita.
Come CosmicMaker si colloca rispetto ad altre esperienze di stampa 3D nello spazio
La stampa 3D nello spazio non parte da zero. La Stazione Spaziale Internazionale ha già ospitato sistemi per la stampa di polimeri. ESA, Airbus, AddUp, Cranfield University e Highftech Engineering hanno portato avanti il progetto Metal3D, che ha consentito di stampare un primo componente metallico a bordo della ISS.
CosmicMaker segue una strada diversa. Non lavora con estrusione di filamento e non usa un processo laser su metallo. Punta su una piattaforma a resina LCD, con materiali fotopolimerici, ceramici caricati e, in prospettiva, formulazioni più ampie. Questo significa che non va letto come concorrente diretto di ogni altra tecnologia di produzione spaziale. È più corretto considerarlo come una delle possibili famiglie di processi per produrre parti in orbita, accanto a estrusione, metallo, processi con regolite e sistemi futuri per strutture più grandi.
Ogni processo ha limiti e vantaggi. L’estrusione è semplice e già testata, ma non copre tutte le esigenze. Il metallo offre proprietà meccaniche superiori, ma richiede energia, sicurezza termica e controllo del processo. La fotopolimerizzazione LCD può essere compatta e adatta a componenti complessi, ma dipende da materiali qualificati e da una gestione sicura delle resine.
Cosa può essere prodotto con una piattaforma come CosmicMaker
Le applicazioni indicate per CosmicMaker includono utensili, adattatori, staffe, morsetti, supporti, custodie, fissaggi per esperimenti, componenti per microfluidica, parti per laboratori spaziali, elementi di schermatura e prototipi realizzati direttamente in orbita.
Per l’equipaggio, il vantaggio è poter disporre di un ricambio o di un utensile senza attendere il lancio successivo. Per i laboratori spaziali, il vantaggio è adattare l’attrezzatura agli esperimenti. Per le infrastrutture orbitali, il punto è la manutenzione: una stazione commerciale o un modulo abitato avrà bisogno di componenti sostitutivi, modifiche e adattamenti.
Nel caso di missioni lunari o marziane, la produzione locale diventa una questione di resilienza. Un equipaggio lontano dalla Terra non può dipendere solo da magazzini pre-caricati. Una macchina capace di produrre una parte qualificata può ridurre il rischio operativo, a patto che il componente stampato abbia caratteristiche note e controllabili.
I prossimi passaggi tecnici
Dopo i voli parabolici, CosmicMaker deve aumentare il livello di automazione. Uno dei punti citati riguarda il recupero centrifugo della resina, utile per gestire il materiale dopo la stampa e ridurre l’intervento umano. Un’altra area riguarda il controllo del processo: sensori, monitoraggio, gestione ambientale e capacità di operare senza presenza costante dell’equipaggio.
La roadmap pubblicata da CosmicMaker indica una progressione in più fasi. CosmicMaker I ha dimostrato la fattibilità con polimeri e ceramiche in condizioni simulate. CosmicMaker II è la fase legata alla macchina pronta per test in volo parabolico. CosmicMaker III è pensata per la produzione autonoma di ceramiche e plastiche in vista della ISS. CosmicMaker IV punta a una piattaforma più ampia, con materiali plastici, ceramici, compositi e metallici.
Questa roadmap va letta come direzione di sviluppo, non come garanzia di disponibilità commerciale immediata. Il passaggio da test parabolico a dimostrazione orbitale richiede integrazione con veicoli, standard di sicurezza, compatibilità dei materiali, analisi di degassamento, procedure operative e verifica dei pezzi prodotti.
Perché lo spin-out conta
La creazione di CosmicMaker Ltd indica che Photocentric vuole trattare la produzione in orbita come un ramo autonomo, non come una semplice applicazione laterale delle proprie stampanti a resina. Il mercato potenziale non riguarda solo la vendita di una macchina, ma un sistema composto da hardware, materiali, software, file qualificati, assistenza da terra e servizi per missioni.
Per le stazioni spaziali commerciali, i laboratori orbitali e le missioni di esplorazione, una tecnologia di questo tipo avrebbe valore solo se affidabile e ben integrata. Non basta dimostrare che un pezzo può essere stampato. Bisogna dimostrare che può essere stampato quando serve, con qualità ripetibile, in sicurezza, con materiali compatibili e con un flusso digitale controllato.
La produzione additiva nello spazio resta un settore in fase di costruzione. CosmicMaker aggiunge una strada concreta: portare la stampa 3D LCD oltre l’ambiente terrestre e verificare se materiali come polimeri termoindurenti, compositi e ceramiche caricate possano diventare parte della logistica spaziale. Il test sui voli parabolici è un passaggio intermedio, ma offre un’indicazione importante: in microgravità alcune difficoltà della stampa con materiali caricati possono cambiare, e in alcuni casi il processo può persino beneficiare dell’assenza di sedimentazione.
Per Photocentric, la nuova società consente di concentrare investimenti e sviluppo su questo scenario. Per il settore della stampa 3D, è un segnale interessante: la produzione additiva non si limita più a portare pezzi stampati sui veicoli spaziali, ma prova a diventare una parte dell’infrastruttura operativa delle missioni.
