FENDER: il Regno Unito investe nei controlli elettromagnetici per i metalli stampati in 3D
La stampa 3D metallica sta entrando in applicazioni sempre più critiche, dall’aerospazio all’energia, fino al nucleare. In questi settori il problema non è soltanto produrre un componente complesso, ma dimostrare che quel componente sia integro, ripetibile e ispezionabile. Da qui nasce il programma britannico FENDER – Frontiers in Electromagnetic Non-Destructive Evaluation Research, un progetto di ricerca da oltre 5 milioni di sterline dedicato allo sviluppo di nuove tecnologie di controllo non distruttivo basate su metodi elettromagnetici.
Il progetto coinvolge le università di Manchester, Strathclyde, Warwick, Bristol e Newcastle, con finanziamento dell’Engineering and Physical Sciences Research Council – EPSRC. Secondo la scheda UKRI, il valore finanziato è pari a 5.314.217 sterline, con periodo di attività da settembre 2025 a settembre 2029. L’organizzazione capofila è la University of Manchester, mentre il principal investigator indicato è Anthony Peyton.
Perché servono nuovi controlli per la stampa 3D metallica
Nei componenti realizzati con processi additivi metallici possono formarsi difetti difficili da individuare: porosità, mancanze di fusione, cricche, inclusioni o discontinuità interne. La geometria complessa, che è uno dei vantaggi principali della produzione additiva, diventa anche una difficoltà quando bisogna controllare canali interni, pareti sottili o zone non raggiungibili con sonde tradizionali.
Il tema non riguarda solo la ricerca universitaria. Un rapporto del NIST dedicato al monitoraggio in-process e alla valutazione non distruttiva nella manifattura additiva metallica sottolinea che le variazioni di processo restano una delle sfide principali per l’accettazione industriale dei componenti AM in applicazioni critiche, come quelle legate agli impianti nucleari. Lo stesso rapporto indica il monitoraggio durante la produzione e i controlli non distruttivi in-process come strumenti essenziali per ridurre i costi di qualificazione e certificazione.
Anche la normazione tecnica sta andando nella stessa direzione. Il documento ISO/ASTM TR 52905:2023 è dedicato proprio alla rilevazione dei difetti nei componenti metallici prodotti con tecnologie additive e considera processi come DED e PBF a laser o fascio elettronico. Il documento affronta i metodi NDT applicabili a geometrie complesse e ad applicazioni dove la fiducia nel componente è parte integrante della qualifica.
Il ruolo dell’Università di Strathclyde
All’interno di FENDER, la University of Strathclyde avrà un ruolo specifico nell’integrazione tra controlli elettromagnetici, robotica e sistemi di visualizzazione dei dati. Il lavoro sarà sviluppato attraverso il Sensor Enabled Automation, Robotics and Control Hub – SEARCH, nel Dipartimento di ingegneria elettronica ed elettrica.
L’obiettivo è arrivare a sistemi in grado di ispezionare automaticamente componenti complessi, anche durante la produzione. Non si parla quindi soltanto di controllare un pezzo a fine ciclo, ma di avvicinare il controllo qualità al processo stesso. Per la stampa 3D metallica questo passaggio è importante: un difetto rilevato tardi può significare ore o giorni di produzione persi, materiale sprecato, post-processing inutile e, nei casi peggiori, impossibilità di qualificare il componente.
Strathclyde lavorerà anche con il supporto del National Manufacturing Institute Scotland – NMIS. La parte più interessante riguarda l’uso di strumenti di extended reality, quindi realtà aumentata e mista, per rendere leggibili i risultati dei controlli a tecnici e operatori industriali. Il programma prevede la dimostrazione di un braccio robotico capace di ispezionare autonomamente un componente complesso mai visto prima, con dati di ispezione consultabili da remoto in tempo reale tramite strumenti XR.
Controlli non distruttivi elettromagnetici: cosa cambia
I controlli non distruttivi elettromagnetici non richiedono necessariamente il taglio o la distruzione del pezzo. In linea generale, sfruttano l’interazione tra campi elettromagnetici e materiale per ricavare informazioni su difetti, proprietà o anomalie. Tecniche come correnti indotte, sensori magnetici e metodi affini sono già usate in molti settori industriali, ma FENDER punta a renderle più quantitative, automatizzate e integrate con la produzione digitale.
La scheda UKRI del progetto evidenzia un punto chiave: oggi molti utilizzatori industriali vedono l’EM NDE come una tecnica spesso qualitativa, superficiale e dipendente dall’interpretazione dell’esperto. FENDER vuole superare questo limite portando dentro il controllo elettromagnetico elettronica avanzata, modellazione computazionale, data science, digital twin, robotica e algoritmi di intelligenza artificiale.
Questa impostazione è particolarmente adatta alla manifattura additiva metallica. I pezzi stampati in 3D possono avere geometrie interne complesse, strutture reticolari, canali di raffreddamento e zone difficilmente accessibili. Un sistema di controllo più automatizzato e collegato ai dati di produzione potrebbe aiutare a distinguere un’anomalia irrilevante da un difetto critico, riducendo il carico sugli operatori e rendendo più stabile la qualifica.
Dall’aerospazio al nucleare, fino ai componenti AM
Il programma non è limitato alla stampa 3D metallica. Le applicazioni indicate comprendono componenti aeronautici, sistemi nucleari, processi industriali ad alta temperatura e infrastrutture critiche. La presenza tra i partner di realtà come Sellafield Ltd, Ministry of Defence, National Physical Laboratory, EDF Energy, Manufacturing Technology Centre, CEA LIST, British Steel, Primetals Technologies, TWI, KUKA, NMIS, WAAM3D, Rolls-Royce, National Nuclear Laboratory e Spirit AeroSystems mostra l’interesse di settori dove l’ispezione dei materiali è un tema industriale, non solo accademico.
Per la produzione additiva, tra i nomi più significativi compare WAAM3D, azienda collegata alla stampa 3D metallica a filo e arco. La presenza di partner come KUKA è coerente con l’idea di integrare sensori e robotica, mentre il coinvolgimento di attori nucleari e aerospaziali indica che il progetto punta a scenari in cui la tracciabilità del controllo è parte della certificazione del componente.
Qualità in tempo reale, non solo controllo finale
Uno dei passaggi più importanti riguarda il concetto di controllo in tempo reale. Nella produzione tradizionale, molte verifiche vengono effettuate dopo la fabbricazione. Nella stampa 3D metallica, però, il componente nasce strato dopo strato o cordone dopo cordone. Se il controllo riesce ad avvicinarsi al processo, diventa possibile individuare problemi prima che il pezzo sia concluso.
Questo non significa eliminare i controlli finali, ma costruire una catena di qualità più ricca: dati di macchina, sensori, ispezione elettromagnetica, robotica, modelli numerici e analisi automatizzata. Il risultato atteso è un sistema capace di fornire indicazioni più rapide agli operatori e, nel tempo, di supportare la qualifica di parti prodotte con processi additivi metallici.
FENDER mira anche allo sviluppo di sensori più flessibili e adatti ad ambienti difficili, elettronica digitale per raccogliere grandi quantità di dati spaziali e spettrali, modellazione ad alta fedeltà e algoritmi di AI e machine learning per interpretare i segnali. La direzione è chiara: trasformare il controllo elettromagnetico da strumento specialistico a parte integrata della fabbrica digitale.
Perché questa ricerca interessa chi stampa metallo
Per chi utilizza la stampa 3D metallica, il controllo qualità resta uno dei nodi principali. Una macchina può produrre geometrie complesse, ma il componente deve poi superare verifiche dimensionali, metallurgiche, meccaniche e funzionali. Questo vale ancora di più quando il pezzo è destinato a motori, turbine, sistemi energetici, impianti nucleari o applicazioni aerospaziali.
Il valore di FENDER sta nel collegare più ambiti che spesso vengono trattati separatamente: sensori, robot, simulazione, intelligenza artificiale, visualizzazione dei dati e processi produttivi. Se questi elementi vengono integrati bene, il controllo non distruttivo può diventare meno dipendente dall’operatore singolo e più vicino a una procedura industriale ripetibile.
Non è un dettaglio secondario. Una parte del costo della stampa 3D metallica non sta solo nella polvere, nella macchina o nel post-processing, ma anche nella qualificazione. Ogni metodo che consente di rendere più efficiente l’ispezione, ridurre lo scarto e documentare meglio la qualità del pezzo può incidere direttamente sulla competitività della tecnologia.
Un progetto da seguire fino al 2029
FENDER sarà attivo fino al 2029 e lavorerà anche sulla formazione di nuovi ricercatori attraverso dottorati in collaborazione con l’industria. Il lancio ufficiale del programma è previsto a Manchester il 9 e 10 luglio 2026, con la partecipazione di rappresentanti industriali interessati a collaborare con il consorzio.
Per la stampa 3D metallica, il messaggio è concreto: la crescita della produzione additiva non dipende solo da laser più potenti, camere più grandi o nuove leghe. Dipende anche dalla capacità di controllare ciò che viene prodotto, soprattutto quando il difetto è nascosto e il componente è destinato a un’applicazione critica.
FENDER non promette di risolvere da solo tutti i problemi di qualifica dei metalli stampati in 3D, ma affronta una questione centrale: rendere l’ispezione più automatica, più leggibile e più integrata con la produzione. È un passaggio necessario per portare la manifattura additiva metallica oltre il pezzo dimostrativo e dentro filiere dove sicurezza, documentazione e ripetibilità contano quanto la geometria.
