BAM e University of Birmingham rafforzano la collaborazione sulla produzione additiva
La Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) di Berlino e la University of Birmingham (UoB) hanno rinnovato il loro Memorandum of Understanding (MoU), proseguendo una collaborazione strategica avviata nel 2018 e diventata una delle partnership più strutturate tra Germania e Regno Unito nel campo dei materiali avanzati e della produzione additiva. La firma del nuovo MoU a Berlino conferma l’impegno congiunto delle due istituzioni per la ricerca, il trasferimento tecnologico e lo scambio di personale scientifico e tecnico.
Una partnership strategica tra ricerca, formazione e industria
Dal 2018, la collaborazione BAM–University of Birmingham ha dato luogo a progetti congiunti per oltre 8–9 milioni di euro/sterline, più di 30 pubblicazioni scientifiche e oltre 14 scambi di dottorandi, affiancati da decine di workshop e seminari rivolti sia alla comunità accademica sia ai partner industriali. Questo volume di attività rende la partnership un modello di cooperazione strutturata, in cui ricerca fondamentale, sviluppo applicato e formazione avanzata vengono pianificati in modo coordinato su più anni.
Quattro pilastri: energia, produzione additiva, scienze della vita e chimica dei materiali
Il nuovo MoU conferma l’organizzazione della collaborazione in quattro aree principali:
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Energia: idrogeno, batterie e sistemi energetici sicuri
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Produzione additiva (AM): processi avanzati per aerospazio ed energia
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Scienze dell’ambiente e della vita: qualità dell’aria, invecchiamento dei materiali, impatti ambientali
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Chimica e materiali: sviluppo e caratterizzazione di leghe, polveri e materiali funzionali per AM
Questa struttura a cluster facilita la costruzione di progetti interdisciplinari in cui, ad esempio, competenze su idrogeno e sicurezza si combinano con lo sviluppo di componenti prodotti in additive manufacturing per turbine, reattori o sistemi energetici complessi.
Additive manufacturing al centro: focus su E-PBF, rame e metalli preziosi
Uno degli assi centrali dell’accordo è la produzione additiva di metalli. La collaborazione punta in particolare sulla Electron Beam Powder Bed Fusion (E-PBF), una tecnologia che utilizza un fascio di elettroni in vuoto per fondere strati di polvere metallica. Alla University of Birmingham sono disponibili impianti E-PBF pensati per la lavorazione di rame e metalli preziosi, materiali strategici per dispositivi ad alta conducibilità e per componenti di alto valore destinati ad aerospazio, energia e applicazioni di precisione.
Perché rame e leghe preziose sono così importanti per l’AM
Il rame offre un’elevata conducibilità termica ed elettrica, fondamentali per bobine, induttori, scambiatori di calore e componenti per l’alta potenza. Tuttavia, nella produzione additiva il rame è difficile da processare con sistemi laser convenzionali, a causa dell’alta riflettività nel vicino infrarosso e della tendenza a creare difetti come porosità e mancanza di fusione. L’E-PBF, grazie all’ambiente in vuoto e alle alte potenze raggiungibili dal fascio di elettroni, permette una migliore assorbimento di energia e temperature di letto polveri più elevate e stabili, aprendo la strada a microstrutture più controllate e densità elevate. Per le leghe di metalli preziosi, la combinazione tra alto valore del materiale e geometrie complesse rende cruciale la possibilità di personalizzare le leghe e controllare con precisione la solidificazione.
Processi per aerospazio ed energia: componenti ad alta corrente e strutture in vuoto
Nel quadro della partnership BAM–UoB, le applicazioni principali della produzione additiva riguardano aerospazio e tecnologie energetiche. Le due istituzioni studiano:
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Componenti ad alta corrente, come busbar, contatti e conduttori complessi per elettronica di potenza e sistemi energetici avanzati
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Strutture compatibili con il vuoto, necessarie per acceleratori, apparecchiature scientifiche e dispositivi spaziali
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Partecipazione di materiali resistenti alla corrosione, che combinano resistenza chimica, stabilità termica e integrità strutturale
Questi componenti richiedono finestre di processo strettamente controllate: potenza del fascio, strategia di scansione, temperatura di pre-riscaldo e gestione delle tensioni residue devono essere ottimizzati per evitare cricche a caldo, porosità e difetti interni.
Monitoraggio in situ, controlli non distruttivi e design guidato dai dati
Per rendere i processi AM più robusti e adatti alla produzione industriale, BAM e University of Birmingham integrano:
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Monitoraggio in situ del processo (termografia, imaging ottico, sensori di processo)
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Prove non distruttive (NDT) dopo la costruzione, per rilevare difetti interni e difetti sub-superficiali
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Metodi di machine learning e simulazioni numeriche, per collegare parametri di processo, microstruttura e proprietà finali del componente
L’obiettivo è costruire workflow “data-driven”, in cui i dati raccolti durante la fabbricazione alimentano modelli predittivi, utili sia per la qualificazione dei componenti sia per l’omologazione secondo standard e normative sempre più stringenti sulla produzione additiva.
Il cluster energia: idrogeno, sicurezza e batterie
Accanto alla produzione additiva, il cluster “Energia” della partnership si concentra su tecnologie dell’idrogeno, sicurezza delle batterie e integrazione nei sistemi energetici. I risultati sperimentali di test su sicurezza dell’idrogeno e comportamento in condizioni critiche vengono tradotti in linee guida e materiali didattici, tra cui un modulo di sicurezza dell’idrogeno sviluppato congiuntamente e utilizzato in più edizioni della Joint European Summer School (JESS) dedicata a celle a combustibile, elettrolizzatori e tecnologie per l’energia.
Formazione avanzata e mobilità dei giovani ricercatori
Un elemento chiave del MoU è la mobilità strutturata di dottorandi, postdoc e tecnici di laboratorio. Dal 2018:
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Più di 14 dottorandi hanno svolto periodi di ricerca incrociati tra Berlino e Birmingham
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Numerosi studenti di master hanno partecipato a progetti su materiali avanzati, sicurezza dell’idrogeno e produzione additiva
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Sono stati organizzati oltre 50 workshop, seminari e scuole estive, spesso in collaborazione con partner europei e con l’industria
Nelle testimonianze dei dottorandi che hanno trascorso periodi presso BAM emergono l’accesso a infrastrutture sperimentali avanzate e la possibilità di lavorare in team interdisciplinari, aspetti che accelerano sia la crescita scientifica sia le opportunità di carriera nel settore dei materiali e dell’AM.
Verso workflow qualificati per la produzione additiva industriale
Con la proroga del MoU, BAM e University of Birmingham puntano a:
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Ampliare le attività congiunte in ingegneria civile, protezione del patrimonio culturale e tecniche NDT, dove la stampa 3D di metalli e materiali avanzati apre nuove possibilità di restauro e monitoraggio
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Consolidare workflow qualificati per la produzione additiva, dalla scelta della polvere alla certificazione del componente, includendo standard di processo, metodiche di monitoraggio e criteri di accettazione
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Supportare l’industria nella transizione da prototipazione a produzione in serie, in particolare nei settori dove sicurezza, tracciabilità e integrità strutturale sono imprescindibili
Questo quadro rende la partnership BAM–University of Birmingham un laboratorio congiunto in cui sperimentare non solo nuove tecnologie, ma anche modelli di cooperazione internazionale applicabili ad altri cluster europei sui materiali e sulla manifattura additiva.
