Un gruppo industriale del settore aerospaziale, la cui identità non è stata resa pubblica, sta valutando AMiRIS, il sistema sviluppato da Additive Assurance per il monitoraggio e la garanzia della qualità durante la produzione additiva dei metalli. L’obiettivo della sperimentazione è verificare se una piattaforma indipendente dal produttore possa raccogliere, confrontare e interpretare i dati generati da stampanti 3D differenti attraverso un unico livello di analisi.
Il progetto affronta uno dei principali ostacoli alla diffusione della produzione additiva metallica su scala industriale: la difficoltà di applicare gli stessi criteri di controllo a impianti costruiti da aziende diverse. Nei programmi aerospaziali, infatti, uno stesso componente può essere qualificato su più famiglie di macchine oppure prodotto da fornitori distribuiti in stabilimenti differenti. Sensori, formati dei dati e algoritmi proprietari rendono però complesso confrontare i risultati e dimostrare che il processo rimane stabile lungo l’intera catena di fornitura.
Il problema dei sistemi di monitoraggio proprietari
Nella fusione laser a letto di polvere, indicata anche come L-PBF o PBF-LB, uno o più laser fondono selettivamente sottili strati di polvere metallica. Il materiale solidifica formando progressivamente il componente progettato. Durante ogni passaggio, il bagno di fusione produce radiazioni termiche e altri segnali ottici che possono fornire informazioni sulle condizioni del processo.
Le variazioni nell’intensità luminosa, nella forma del bagno di fusione, nella temperatura o nella distribuzione del materiale possono indicare fenomeni come spruzzi di metallo fuso, instabilità termiche, deformazioni, problemi di stesura della polvere o deviazioni rispetto ai parametri qualificati.
Molti produttori di stampanti 3D metalliche integrano sistemi di controllo sviluppati internamente. Queste soluzioni possono essere efficaci sulla singola piattaforma, ma tendono a utilizzare sensori, risoluzioni, terminologie e algoritmi differenti. Un’anomalia classificata in un modo su una macchina potrebbe essere descritta con un criterio diverso su un altro impianto.
Per un’azienda aerospaziale che gestisce decine di macchine e numerosi fornitori, questa frammentazione comporta la necessità di sviluppare procedure di analisi specifiche per ogni piattaforma. Anche il trasferimento di una produzione qualificata da un impianto a un altro può richiedere nuove attività di validazione, con un aumento dei costi e dei tempi.
Un livello di analisi comune per macchine differenti
AMiRIS è stato progettato da Additive Assurance come sistema indipendente dalla marca della stampante. La piattaforma combina sensori ottici, calibrazione spaziale, software di elaborazione e strumenti di reporting per trasformare i dati acquisiti durante la costruzione in informazioni utilizzabili dai reparti di produzione e qualità.
Il concetto non consiste nel rendere identiche macchine che presentano architetture e prestazioni differenti. AMiRIS cerca invece di applicare un metodo coerente alla raccolta e all’interpretazione dei segnali, creando una base comune sulla quale confrontare produzioni eseguite su piattaforme diverse.
Questa impostazione può risultare utile quando un componente viene prodotto sia nello stabilimento del committente sia presso fornitori esterni. Il responsabile della qualità potrebbe analizzare i risultati attraverso gli stessi criteri, anziché entrare ogni volta nell’ambiente software proprietario del costruttore della macchina.
Nel caso del gruppo aerospaziale coinvolto nella valutazione, l’interesse principale riguarda proprio la possibilità di estendere un metodo di controllo lungo la catena di fornitura senza dover ridefinire l’intera procedura a ogni cambio di piattaforma.
Come funziona il sistema sviluppato da Additive Assurance
L’architettura AMiRIS comprende normalmente una serie di otto sensori ottici ad alta risoluzione operanti nel vicino infrarosso. I moduli lavorano in coppia e utilizzano esposizioni prolungate per ricostruire immagini continue del processo di fusione sull’intero letto di polvere.
I sensori coprono una banda spettrale compresa indicativamente tra 720 e 850 nanometri. Questa configurazione permette di osservare le emissioni termiche del bagno di fusione limitando parte delle interferenze provenienti dall’ambiente circostante.
Uno degli elementi tecnici della soluzione di Additive Assurance è la possibilità di posizionare i sensori all’esterno della camera di costruzione. I componenti ottici rimangono così separati da polvere, calore e residui del processo. L’installazione può inoltre essere eseguita su macchine esistenti senza modificare in modo sostanziale la camera in cui avviene la fusione.
Una procedura automatizzata calibra le immagini rispetto al sistema di coordinate della stampante. Ogni area osservata può quindi essere associata a una posizione precisa sul piano di costruzione e, successivamente, al volume tridimensionale del componente.
Il sistema analizza tre categorie principali di informazioni: l’emissione energetica del bagno di fusione, la sua morfologia e la topologia dello strato. Le emissioni descrivono il comportamento termico, mentre forma e dimensione del bagno di fusione possono evidenziare deviazioni rispetto alla finestra di processo prevista. L’analisi della superficie permette invece di individuare possibili interazioni con il recoater, irregolarità geometriche o accumuli di materiale.
I dati vengono elaborati attraverso modelli di visione artificiale e apprendimento automatico. La piattaforma può generare mappe bidimensionali e tridimensionali, segnalazioni automatiche e rapporti associati alla singola costruzione. Gli operatori possono così identificare le zone da esaminare senza dover interpretare manualmente l’intero flusso di immagini prodotto dalla macchina.
Individuare un’anomalia non significa dimostrare un difetto
Uno dei punti centrali della valutazione riguarda il linguaggio utilizzato per descrivere i risultati. Un segnale anomalo acquisito durante la fusione non rappresenta automaticamente un difetto del componente.
Un aumento dell’emissione termica, una variazione della forma del bagno di fusione o la presenza di spruzzi possono indicare una condizione fuori dall’intervallo atteso. Per stabilire se quella condizione abbia prodotto porosità, mancanza di fusione, cricche o altre discontinuità è necessario confrontare i dati con misure effettuate sul pezzo.
La distinzione è importante soprattutto nei settori regolamentati. Un sistema di monitoraggio non può essere inserito in un piano di certificazione basandosi soltanto sulla capacità di generare immagini dettagliate. Occorre dimostrare una relazione ripetibile tra il segnale registrato, il difetto fisico e gli eventuali effetti sulle prestazioni meccaniche del componente.
Il gruppo aerospaziale sta quindi correlando le indicazioni prodotte da AMiRIS con i risultati della tomografia computerizzata, delle prove non distruttive e delle analisi metallografiche. In alcuni casi possono essere utilizzati campioni tagliati e lucidati per osservare direttamente la struttura interna del materiale.
Questo approccio permette anche di determinare falsi positivi e falsi negativi. Un sistema troppo sensibile potrebbe segnalare numerose condizioni che non compromettono il componente, generando controlli aggiuntivi e rallentamenti. Un sistema poco sensibile potrebbe invece non rilevare deviazioni significative.
Il ruolo delle norme ASTM e ISO
La necessità di collegare i segnali di processo alle condizioni reali del materiale è riconosciuta anche negli standard tecnici dedicati alla produzione additiva.
La guida ASTM E3353 distingue tra indicazione, imperfezione e difetto. Un’indicazione è un segnale che potrebbe essere associato a una discontinuità del materiale, ma che deve essere interpretato prima di stabilire se il componente rispetta o meno i criteri di accettazione.
Il rapporto tecnico ISO/ASTM TR 52958:2026 descrive invece un flusso di lavoro per il monitoraggio in situ attraverso fotodiodi coassiali e algoritmi statistici o di apprendimento automatico. Il documento prevede l’uso di difetti introdotti intenzionalmente nei campioni e la successiva validazione mediante tomografia computerizzata.
AMiRIS utilizza un’architettura ottica differente, basata su sensori nel vicino infrarosso e tomografia ottica, ma si inserisce nello stesso quadro metodologico: il valore del dato dipende dalla capacità di associarlo a una condizione fisica verificabile.
Perché la tomografia può diventare un limite
La tomografia computerizzata è uno degli strumenti più utilizzati per esaminare l’interno dei componenti prodotti in metallo. Nei programmi aerospaziali può però diventare una fase costosa, soprattutto quando i pezzi presentano grandi dimensioni, pareti spesse o leghe ad alta densità.
La geometria del componente può limitare la capacità dei raggi X di raggiungere alcune zone con una risoluzione sufficiente. Anche le dimensioni fisiche della camera di scansione e il tempo necessario per acquisire ed elaborare le immagini possono ostacolare l’impiego della tomografia su ogni pezzo prodotto.
Il monitoraggio durante la costruzione non elimina automaticamente questi controlli. Può però aiutare a stabilire quali aree richiedano un’ispezione approfondita, riducendo il numero di analisi generalizzate sull’intero componente.
Per i pezzi di grande formato, il vantaggio economico potenziale aumenta. Un errore individuato soltanto dopo la stampa può comportare la perdita della polvere utilizzata, delle ore macchina, dei trattamenti termici e delle lavorazioni meccaniche già effettuate. Un avviso ottenuto durante la costruzione consente invece di valutare se interrompere il processo, modificare la pianificazione o preparare controlli mirati.
AMiRIS-LF e il controllo delle costruzioni di grandi dimensioni
Additive Assurance ha esteso la propria tecnologia con AMiRIS-LF, una configurazione destinata alle macchine L-PBF dotate di piani di costruzione pari o superiori a 400 millimetri.
La versione per il grande formato risponde alla crescita delle piattaforme multilaser impiegate nei settori aerospaziale, energetico e della difesa. In queste macchine, più sorgenti lavorano contemporaneamente su aree differenti del letto di polvere. Il sistema di controllo deve distinguere le firme termiche prodotte dai singoli laser e identificare eventuali differenze nelle zone di sovrapposizione.
In una configurazione realizzata con Additive Industries per le piattaforme MetalFab, AMiRIS utilizza otto sensori da 47 megapixel e raggiunge una risoluzione dichiarata di circa 35 micrometri sull’intero letto di polvere. I dati vengono adattati alle caratteristiche della macchina, tenendo conto di fattori come il flusso del gas e il comportamento del recoater.
La collaborazione tra Additive Assurance e Additive Industries mostra come la piattaforma possa essere integrata in macchine industriali già progettate per ospitare strumentazione esterna. L’operatore può ricevere mappe delle non conformità e osservare a distanza l’avanzamento della costruzione.
Le integrazioni con Additive Industries e Nikon SLM Solutions
La strategia multipiattaforma di Additive Assurance non si limita alle installazioni retrofit. L’azienda ha sviluppato anche AMiRIS Inside, una configurazione destinata all’integrazione diretta da parte dei produttori di stampanti.
Nikon SLM Solutions e Additive Assurance hanno annunciato l’integrazione di AMiRIS Inside nella piattaforma NXG di Nikon SLM Solutions. Il progetto prevede il monitoraggio simultaneo dei dodici laser utilizzati dalle macchine NXG attraverso un sistema di tomografia ottica nel vicino infrarosso.
La collaborazione con Nikon SLM Solutions riguarda soprattutto la produzione di componenti di grandi dimensioni, nei quali la produttività dei sistemi multilaser deve essere accompagnata da strumenti capaci di verificare la stabilità del processo su tutta l’area di lavoro.
Le partnership con Additive Industries e Nikon SLM Solutions non significano che le due aziende partecipino alla valutazione condotta dal gruppo aerospaziale non identificato. Dimostrano però che Additive Assurance sta sviluppando AMiRIS sia come sistema installabile su macchine esistenti sia come tecnologia incorporata nelle nuove piattaforme.
Dalla ricerca universitaria alla produzione industriale
Additive Assurance è stata costituita nel 2019 a partire da attività di ricerca dedicate alla fisica del bagno di fusione e al monitoraggio in situ. Lo sviluppo iniziale è collegato alla Monash University di Melbourne.
La prima versione commerciale di AMiRIS è stata introdotta nel 2021, mentre AMiRIS-LF è arrivato nel 2023. Nel 2025 Additive Assurance ha ampliato l’offerta con il kit AMiRIS Inside per i produttori di macchine.
Il gruppo di sviluppo riunisce competenze in ingegneria aerospaziale, metallurgia fisica, scienza dei materiali, visione artificiale, apprendimento automatico e sviluppo software. Questa combinazione è necessaria perché il monitoraggio non dipende soltanto dalla qualità delle immagini, ma anche dalla comprensione dei fenomeni che si verificano durante l’interazione tra laser, polvere e materiale fuso.
La gestione dei dati negli ambienti regolamentati
Per le aziende aerospaziali, la qualità del dato non riguarda soltanto la capacità di individuare un’anomalia. È necessario conservare le informazioni, controllare gli accessi e collegare ogni risultato alla macchina, al lotto di polvere, ai parametri utilizzati e al componente prodotto.
La piattaforma di Additive Assurance offre visualizzazione via browser, gestione degli avvisi e rapporti tracciabili. Il sistema può essere distribuito tramite infrastruttura cloud oppure installato localmente. Nelle configurazioni di grande formato, Additive Assurance propone in genere server interni allo stabilimento, una scelta compatibile con gli ambienti nei quali i dati di produzione non possono essere trasferiti verso servizi esterni.
Un rapporto automatico associato a ogni costruzione può diventare parte del fascicolo digitale del componente. Per ottenere un’effettiva validità industriale, il formato e i criteri di accettazione devono però essere definiti insieme ai responsabili della qualità, agli enti di certificazione e ai clienti finali.
Cosa deve dimostrare la valutazione aerospaziale
Il programma condotto dal gruppo aerospaziale dovrà stabilire se le anomalie individuate da AMiRIS vengono associate in modo ripetibile ai risultati delle ispezioni successive. La capacità di applicare lo stesso metodo su più famiglie di macchine sarà un altro parametro decisivo.
Una distribuzione più ampia dipenderà anche dalla percentuale di segnalazioni corrette, dalla possibilità di gestire grandi quantità di dati e dall’integrazione del sistema con i flussi di lavoro già utilizzati dai reparti produttivi.
Il vero risultato atteso non è la produzione di nuovi grafici, ma la disponibilità di informazioni che consentano di prendere decisioni documentate. Gli operatori devono poter stabilire se continuare una costruzione, avviare un’indagine, interrompere il processo o indirizzare il componente verso un controllo specifico.
Se la validazione confermerà una correlazione affidabile tra segnali termici e condizioni del materiale, AMiRIS potrebbe offrire alle reti produttive aerospaziali un metodo comune per confrontare macchine, stabilimenti e fornitori. Il monitoraggio in situ diventerebbe così un elemento integrato del piano di qualità, affiancando la tomografia, le prove non distruttive e le verifiche metallografiche senza sostituirle in modo indiscriminato.
