Un accordo per sviluppare i componenti più esposti del reattore
Freemelt ha sottoscritto un memorandum d’intesa con Proxima Fusion ed è entrata nell’Alpha Alliance, il consorzio industriale creato per sostenere la progettazione e la costruzione di Alpha, il dimostratore di fusione nucleare basato sulla configurazione stellarator. L’azienda svedese metterà a disposizione le proprie competenze nella produzione additiva dei metalli, con particolare attenzione alla lavorazione del tungsteno puro mediante fusione a letto di polvere con fascio di elettroni.
L’intesa stabilisce una cornice di collaborazione tra Freemelt e Proxima Fusion, ma non rappresenta ancora un ordine vincolante per la fornitura di componenti. Le attività potranno svilupparsi attraverso studi di progettazione, produzione di prototipi, prove sui materiali, qualificazione dei processi e successive valutazioni per una possibile industrializzazione. Il passaggio alla fabbricazione di parti destinate ad Alpha dipenderà quindi dai risultati tecnici ottenuti e dalla definizione di accordi specifici tra le due aziende.
Il ruolo di Freemelt nell’Alpha Alliance
Freemelt è specializzata nello sviluppo di sistemi per la produzione additiva metallica basati sulla tecnologia Electron Beam Powder Bed Fusion, indicata anche con le sigle E-PBF o EB-PBF. Il processo utilizza un fascio di elettroni per fondere, strato dopo strato, particelle di polvere metallica distribuite all’interno di una camera sottovuoto. Il controllo dell’energia trasmessa al materiale consente di gestire sia il preriscaldamento del letto di polvere sia la fusione vera e propria.
Nel progetto Alpha, le competenze di Freemelt saranno indirizzate soprattutto verso componenti realizzati in tungsteno e collocati nelle zone del reattore sottoposte ai carichi termici più elevati. Tra le applicazioni considerate figurano le parti rivolte verso il plasma, in particolare gli elementi della prima parete e del divertore. Questi componenti devono resistere all’azione combinata di calore, particelle energetiche, irraggiamento neutronico, cicli termici e forti differenze di temperatura tra la superficie esposta al plasma e il sistema di raffreddamento.
Proxima Fusion ha spiegato che il contributo di Freemelt dovrà inserirsi in un percorso progressivo: dalla definizione delle geometrie e dei requisiti del materiale fino alla produzione dei prototipi, ai test e all’eventuale passaggio verso volumi industriali. L’obiettivo non è quindi soltanto dimostrare che il tungsteno può essere stampato, ma verificare che il processo garantisca proprietà ripetibili, qualità controllabile e una produttività adeguata alle esigenze di un impianto di fusione.
Perché il tungsteno è importante nella fusione nucleare
Il tungsteno è uno dei materiali maggiormente studiati per la costruzione delle superfici interne dei dispositivi a fusione. Possiede un punto di fusione superiore a 3.400 °C, una buona capacità di resistere all’erosione provocata dalle particelle del plasma e un basso assorbimento del trizio rispetto ad altri materiali. Presenta inoltre un’elevata densità, una buona conduttività termica e un coefficiente di espansione termica relativamente contenuto.
Queste proprietà rendono il tungsteno adatto alla costruzione dei componenti che devono proteggere la struttura del reattore e contribuire alla gestione dell’energia termica. Nel divertore, per esempio, il materiale è destinato a ricevere una parte rilevante del calore e delle particelle provenienti dal plasma. Il divertore svolge anche la funzione di rimuovere le impurità e le “ceneri” prodotte dalla reazione di fusione, limitando la contaminazione del plasma e proteggendo le pareti circostanti.
La resistenza alle temperature elevate, tuttavia, non elimina i problemi ingegneristici. Il tungsteno è duro e fragile, soprattutto in determinate condizioni termiche, ed è difficile da lavorare attraverso fusione, asportazione di truciolo o giunzione con materiali diversi. Le sollecitazioni termiche possono causare tensioni residue, deformazioni e fessurazioni. Anche la qualità della polvere, l’ossigeno presente nel materiale, la microstruttura cristallina e l’orientamento dei grani possono influire sulle prestazioni del componente.
I vantaggi potenziali della produzione additiva
La stampa 3D può offrire a Freemelt e Proxima Fusion una maggiore libertà nella progettazione dei componenti in tungsteno. Un processo additivo permette di produrre forme difficili da ottenere con le tecniche tradizionali, comprese strutture curve, zone con spessori differenziati e canali interni destinati al passaggio del fluido refrigerante.
I canali di raffreddamento rappresentano un elemento centrale nella progettazione delle parti esposte al plasma. La loro geometria deve favorire l’estrazione del calore senza compromettere la resistenza meccanica del componente. La produzione additiva può consentire di avvicinare i condotti alla superficie calda, adattarne il percorso alla distribuzione dei carichi termici e ridurre il numero di parti da assemblare.
Freemelt sostiene che la lavorazione nel vuoto contribuisca a limitare l’assorbimento di ossigeno durante la fusione. Per il tungsteno questo aspetto è importante, perché contaminazioni e difetti possono favorire l’infragilimento o la formazione di cricche. L’azienda dichiara di avere sviluppato finestre di processo capaci di produrre campioni di tungsteno puro ad alta densità e senza fessurazioni macroscopiche, utilizzando potenze elevate sia per il controllo termico del letto sia per la fusione.
La possibilità di ottenere un campione integro, però, non equivale automaticamente alla disponibilità di un componente qualificato per un reattore. Sarà necessario dimostrare la ripetibilità del processo su geometrie più grandi, verificare l’uniformità della densità, misurare le tensioni residue e valutare il comportamento del materiale dopo migliaia di cicli termici. Dovranno inoltre essere studiate le conseguenze dell’esposizione ai neutroni, che può modificare nel tempo le proprietà meccaniche e termiche del tungsteno.
Dalla prototipazione alla produzione industriale
Freemelt dispone di due principali famiglie di sistemi. Freemelt ONE è una piattaforma aperta destinata soprattutto alla ricerca sui materiali e allo sviluppo dei parametri di processo. La gamma eMELT è invece orientata alla produzione industriale e alla realizzazione di componenti in quantità più elevate. Questa distinzione consente di sviluppare inizialmente il materiale e il processo in un ambiente sperimentale, trasferendo poi i parametri verso una macchina progettata per la produttività.
Per Alpha sarà essenziale capire se il processo possa mantenere le stesse caratteristiche passando dai provini di laboratorio a componenti funzionali. Una parte destinata al divertore o alla prima parete deve rispettare requisiti dimensionali, metallurgici e meccanici più severi rispetto a un semplice campione. Anche le lavorazioni successive alla stampa, come trattamenti termici, finitura delle superfici, controlli non distruttivi e collegamento con strutture in rame o in acciaio, dovranno essere integrate nel ciclo produttivo.
La giunzione tra tungsteno e rame costituisce una delle aree tecniche più delicate. Il tungsteno protegge la superficie dalle temperature elevate, mentre il rame e le sue leghe possono contribuire al trasferimento del calore verso il circuito di raffreddamento. I due materiali presentano però proprietà termiche e meccaniche differenti, che possono generare tensioni in corrispondenza dell’interfaccia. Freemelt ha già partecipato a programmi dedicati allo sviluppo e all’ottimizzazione di queste giunzioni insieme a Fusion for Energy e Fraunhofer IGCV.
Le precedenti attività di Freemelt nel settore della fusione
La collaborazione con Proxima Fusion si inserisce in una strategia che Freemelt porta avanti attraverso più progetti internazionali. L’azienda ha lavorato con la UK Atomic Energy Authority su studi di fattibilità e programmi dimostrativi riguardanti la produzione di elementi in tungsteno. Una delle attività è stata dedicata alla verifica della scalabilità produttiva di piastrelle in tungsteno per futuri impianti di fusione, utilizzando il sistema industriale eMELT.
Freemelt ha inoltre fornito componenti stampati in tungsteno al Nuclear Advanced Manufacturing Research Centre del Regno Unito, nell’ambito di una ricerca sui materiali destinati alle applicazioni di fusione. Nel giugno 2026 l’azienda ha annunciato anche una commessa da TAE Technologies per uno studio di fattibilità comprendente la stampa di componenti in tungsteno e una dimostrazione del processo produttivo.
Nel mercato nordico, Freemelt ha firmato un memorandum d’intesa con Novatron Fusion Group per studiare metodi produttivi adatti ai reattori sviluppati dall’azienda svedese. Queste iniziative mostrano come Freemelt stia cercando di posizionare la propria tecnologia non soltanto come strumento per la ricerca sui metalli refrattari, ma come possibile piattaforma produttiva per più programmi di fusione con configurazioni e requisiti differenti.
Alpha, il passaggio intermedio verso una centrale commerciale
Proxima Fusion sta sviluppando Alpha come dimostratore di fusione capace di raggiungere un guadagno energetico netto, indicato come Q maggiore di 1. In termini fisici, questo significa che la potenza prodotta dalle reazioni di fusione nel plasma dovrà superare la potenza utilizzata per riscaldare il plasma stesso. Alpha non sarà ancora una centrale elettrica commerciale, ma dovrà dimostrare la validità della configurazione scelta e consentire la verifica dei principali sottosistemi in condizioni operative rappresentative.
La società indica l’inizio delle operazioni di Alpha nel 2031 o, nelle comunicazioni più ampie, nei primi anni Trenta. Il progetto dovrebbe essere realizzato a Garching, in Baviera, vicino al Max Planck Institute for Plasma Physics. Dopo Alpha, Proxima Fusion punta alla costruzione di Stellaris, un impianto destinato alla produzione commerciale di energia. Il sito previsto per Stellaris è quello dell’ex centrale nucleare a fissione di Gundremmingen, attualmente in fase di dismissione da parte di RWE.
Proxima Fusion, RWE, il Governo della Baviera e il Max Planck Institute for Plasma Physics hanno firmato un accordo che delinea il percorso tra il dimostratore Alpha e la futura centrale Stellaris. Il progetto rimane subordinato al completamento della progettazione, alla disponibilità dei finanziamenti, alle autorizzazioni, alla costruzione delle infrastrutture e al raggiungimento degli obiettivi scientifici e tecnologici.
Come funziona uno stellarator
Uno stellarator utilizza campi magnetici tridimensionali per confinare il plasma senza fare affidamento su una forte corrente elettrica generata all’interno del plasma stesso. Questa caratteristica lo distingue dal tokamak, nel quale una parte fondamentale del campo magnetico necessario al confinamento deriva dalla corrente che attraversa il plasma.
L’assenza di una corrente di plasma dominante può favorire un funzionamento continuo e ridurre alcuni tipi di instabilità associate ai tokamak. Il principale svantaggio è costituito dalla complessità geometrica delle bobine magnetiche e delle superfici interne. La progettazione di uno stellarator richiede calcoli tridimensionali, sistemi magnetici articolati e componenti costruiti con tolleranze rigorose.
Proxima Fusion sta sviluppando una configurazione quasi-isodinamica, o QI, combinando l’ottimizzazione computazionale dello stellarator con magneti superconduttori ad alta temperatura. Il progetto parte anche dalle conoscenze maturate con Wendelstein 7-X, il grande stellarator sperimentale gestito dal Max Planck Institute for Plasma Physics a Greifswald. Wendelstein 7-X è stato progettato per studiare la capacità degli stellarator di sostenere plasmi di lunga durata e per verificare la loro idoneità come base per futuri impianti energetici.
Una rete industriale di oltre cinquanta aziende
L’Alpha Alliance è stata presentata da Proxima Fusion nel febbraio 2026 con più di trenta aziende. Nei mesi successivi il gruppo ha superato i cinquanta partner, comprendendo imprese attive nei materiali, nella produzione avanzata, nella criogenia, nei magneti, nell’elettronica di potenza e nell’integrazione di sistemi.
La partecipazione di Freemelt amplia le competenze dell’alleanza nell’ambito dei metalli refrattari e della produzione additiva. Nel progetto di un reattore sperimentale, la disponibilità di fornitori capaci di trasformare materiali difficili da lavorare è importante quanto la progettazione del plasma e dei magneti. Il comportamento delle superfici interne può infatti influire sulla durata del dispositivo, sulla qualità del plasma, sui tempi di manutenzione e sulla disponibilità operativa dell’impianto.
L’Alpha Alliance non costituisce una singola società né una catena di fornitura già definita. È una rete attraverso la quale Proxima Fusion punta a coinvolgere le industrie durante la progettazione, evitando di affrontare la fase di costruzione senza processi produttivi, materiali e fornitori adeguatamente preparati. L’ingresso di Freemelt deve essere letto in questo contesto: portare la stampa 3D del tungsteno nella fase di sviluppo, prima che le geometrie dei componenti e le specifiche del reattore siano definitivamente congelate.
Le risorse finanziarie di Proxima Fusion
Nel luglio 2026 Proxima Fusion ha annunciato un finanziamento da 411 milioni di euro, che secondo l’azienda ha portato la valutazione societaria a 2,4 miliardi di euro. Il capitale sarà destinato allo sviluppo dei programmi tecnologici, alla crescita della struttura operativa e all’avanzamento di Alpha verso la fase di realizzazione.
Proxima Fusion ha sede principale a Monaco di Baviera e dispone di attività anche a Zurigo e Oxford. L’organico dichiarato è di circa duecento persone tra ingegneria, ricerca, scienze del plasma e funzioni operative. Il finanziamento non risolve automaticamente le difficoltà connesse alla fusione, ma offre alla società una base economica più ampia per completare la progettazione, realizzare dimostratori tecnologici e stipulare accordi con i partner dell’Alpha Alliance.
La possibilità di realizzare Alpha dipenderà dall’integrazione di molte tecnologie: magneti superconduttori, camera da vuoto, sistemi di riscaldamento del plasma, controllo, manutenzione, protezione dalle radiazioni e gestione del calore. La produzione additiva del tungsteno copre quindi una parte circoscritta, ma importante, di un progetto industriale molto più ampio.
Le verifiche ancora necessarie
Prima che un componente stampato da Freemelt possa essere installato in Alpha, dovranno essere stabiliti criteri di qualificazione condivisi con Proxima Fusion e con gli altri partner. Le verifiche potranno comprendere analisi della composizione chimica, misura della porosità, controllo delle cricche, prove di trazione, analisi della microstruttura, test di fatica termica ed esposizione a flussi di calore rappresentativi.
Particolare attenzione sarà richiesta per le tensioni residue prodotte durante la solidificazione. Nel processo E-PBF il materiale attraversa ripetuti cicli di riscaldamento e raffreddamento, che possono generare deformazioni o difetti. Il preriscaldamento del letto di polvere può ridurre i gradienti termici, ma la sua efficacia deve essere verificata per ogni geometria, spessore e orientamento di stampa.
Sarà necessario anche definire procedure di controllo applicabili alla produzione in serie. Per un componente nucleare non è sufficiente ispezionare alcuni campioni: il produttore deve dimostrare la tracciabilità della polvere, la stabilità dei parametri, la calibrazione dell’impianto e la capacità di individuare difetti all’interno di ogni parte. Il percorso tra il memorandum d’intesa e un’effettiva fornitura per Alpha sarà quindi costituito da una sequenza di prove, revisioni progettuali e decisioni industriali.
Una collaborazione da valutare sui risultati industriali
L’accordo tra Freemelt e Proxima Fusion mette in relazione due tecnologie complesse: la produzione additiva del tungsteno e il confinamento magnetico del plasma in uno stellarator. Il valore della collaborazione dipenderà dalla capacità di trasformare i risultati ottenuti sui campioni in componenti affidabili, raffreddabili, ispezionabili e producibili con costi sostenibili.
Per Freemelt, Alpha rappresenta l’opportunità di applicare il proprio processo E-PBF a uno dei programmi europei di fusione maggiormente orientati alla costruzione di un dimostratore. Per Proxima Fusion, la collaborazione permette di coinvolgere un produttore specializzato mentre il progetto del reattore è ancora in fase di definizione, adattando geometrie e processi produttivi alle esigenze effettive del sistema.
La stampa 3D non elimina i limiti del tungsteno né risolve da sola il problema dei componenti esposti al plasma. Può però offrire strumenti progettuali e produttivi difficili da ottenere con i metodi convenzionali. Le prossime fasi dovranno stabilire se questi vantaggi saranno accompagnati dalla qualità metallurgica, dalla ripetibilità e dalla capacità produttiva richieste per Alpha.
