Pratt & Whitney, società del gruppo aerospaziale e della difesa RTX, ha completato una campagna di prove dimostrative su una nuova configurazione del motore turbojet TJ150, nella quale quasi il 60% del volume complessivo è stato realizzato attraverso tecnologie di produzione additiva.
Il programma comprende componenti statici e rotanti, inclusi elementi collocati nelle aree del motore sottoposte a temperature elevate e forti sollecitazioni meccaniche. Le prove avevano l’obiettivo di verificare il comportamento dei materiali nelle condizioni operative del motore e di valutare se la configurazione potesse raggiungere la durata richiesta per le missioni previste.
Il risultato rappresenta un passaggio importante nel percorso industriale avviato da Pratt & Whitney e RTX per semplificare il TJ150, ridurre il numero di componenti e aumentare la capacità di produzione di piccoli motori destinati a sistemi autonomi, missili e altre piattaforme definite expendable, cioè progettate per svolgere missioni di durata limitata senza essere recuperate.
La configurazione sottoposta ai test non è soltanto un prototipo contenente qualche componente stampato in 3D. Pratt & Whitney ha progressivamente esteso la produzione additiva dalle strutture statiche alle parti rotanti, fino a coinvolgere una quota consistente del motore.
Un motore compatto destinato a sistemi autonomi e munizioni
Il TJ150 è un turbojet compatto sviluppato da Pratt & Whitney per generare una spinta superiore a 150 libbre. Il motore è destinato a una gamma di piattaforme che comprende sistemi autonomi e applicazioni militari per clienti statunitensi e internazionali.
La struttura relativamente compatta non rende semplice la sua progettazione. Un piccolo turbojet deve integrare presa d’aria, compressore, camera di combustione, turbina, albero, sistemi di alimentazione e scarico in uno spazio limitato. Le parti interne devono funzionare con tolleranze ristrette, mentre i componenti della sezione calda devono resistere a temperature elevate e a rapide variazioni termiche.
Nei motori destinati a velivoli commerciali, la progettazione deve considerare migliaia di cicli operativi, manutenzione programmata e una vita utile estesa. Per un motore expendable come il TJ150, le priorità sono differenti. Pratt & Whitney deve garantire che il propulsore funzioni per l’intera durata della missione, ma deve anche contenere il costo unitario, ridurre i tempi di produzione e consentire la costruzione di volumi elevati.
Secondo Jill Albertelli, presidente della divisione Military Engines di Pratt & Whitney, queste missioni possono durare minuti oppure ore. La progettazione deve quindi essere calibrata sulla durata effettivamente richiesta, evitando costi e complessità associati a caratteristiche non necessarie per l’impiego previsto.
Questo approccio non implica una riduzione dei requisiti di affidabilità. Un propulsore installato su una piattaforma non recuperabile deve avviarsi, raggiungere il regime operativo e mantenere le prestazioni per tutta la missione. Non è però necessario progettare ogni componente secondo gli stessi criteri di durata utilizzati per un motore aeronautico destinato a rimanere in servizio per decenni.
Quasi il 60% del volume realizzato con la produzione additiva
Pratt & Whitney ha dichiarato che quasi il 60% del TJ150 sottoposto alle prove, calcolato in base al volume del motore, è stato prodotto attraverso processi additivi.
La percentuale non indica necessariamente che il 60% del numero totale dei componenti sia stato stampato in 3D. Un singolo elemento integrato può occupare un volume consistente e sostituire numerose parti più piccole. Il dato deve quindi essere interpretato come un’indicazione dell’estensione fisica raggiunta dalla produzione additiva all’interno del propulsore.
La configurazione comprende sia hardware statico sia hardware rotante. Questa distinzione è rilevante perché le parti rotanti di una turbina sono sottoposte a condizioni più severe rispetto a molti componenti strutturali fissi.
Una ruota di turbina deve ruotare a velocità elevate, sopportare carichi centrifughi, mantenere il proprio equilibrio e lavorare nel flusso di gas caldi proveniente dalla camera di combustione. Piccole irregolarità interne, variazioni dimensionali o difetti del materiale possono influire sulla durata e sul comportamento dinamico del componente.
L’estensione della produzione additiva a queste parti richiede quindi un controllo rigoroso del processo, dalla gestione delle polveri metalliche fino ai trattamenti termici, alla lavorazione delle superfici funzionali e alle ispezioni finali.
Pratt & Whitney e RTX non hanno comunicato pubblicamente il tipo di tecnologia additiva utilizzata per ogni componente, le leghe impiegate o i parametri della campagna di prova. Non sono stati indicati neppure il numero di cicli, la durata complessiva dei test o le temperature raggiunte. L’annuncio conferma però che il motore è stato valutato in un ambiente operativo e che la durata osservata è risultata coerente con le esigenze della missione.
Oltre 50 componenti della sezione calda riuniti in pochi elementi
Uno dei risultati principali del programma riguarda la riduzione del numero di parti. Pratt & Whitney ha consolidato più di 50 componenti della sezione calda del TJ150 in un numero limitato di elementi prodotti attraverso additive manufacturing.
Nel settore aerospaziale questa strategia viene spesso definita unitizzazione. Invece di fabbricare numerose parti separate e unirle attraverso saldature, brasature, giunti, bulloni o altre operazioni di assemblaggio, i progettisti realizzano una struttura più integrata.
La produzione additiva rende possibile costruire geometrie interne che sarebbero difficili da ottenere con lavorazioni sottrattive, fusione o formatura tradizionale. Canali, pareti curve, collegamenti e funzioni differenti possono essere incorporati nello stesso componente.
Per Pratt & Whitney, la riduzione da oltre 50 parti a pochi elementi può diminuire il numero di disegni tecnici, codici di distinta base, ordini ai fornitori, controlli in ingresso e operazioni di assemblaggio.
Ogni parte eliminata rappresenta anche un’interfaccia in meno da gestire. Giunti, saldature e accoppiamenti richiedono tolleranze, verifiche e attrezzature dedicate. La loro riduzione può semplificare il flusso produttivo e diminuire il rischio di ritardi causati dalla mancanza di un singolo componente.
Il consolidamento presenta però anche aspetti che devono essere valutati con attenzione. Un componente integrato di grandi dimensioni può richiedere tempi di stampa più lunghi e controlli più estesi. Se viene rilevato un difetto non riparabile, può essere necessario scartare l’intero elemento anziché sostituire una parte più piccola.
La convenienza industriale dipende quindi dal bilanciamento tra riduzione degli assemblaggi, affidabilità della stampa, costo del materiale, post-processing e percentuale di componenti accettati al termine dei controlli.
La ruota di turbina stampata in 3D ha preparato il test del motore completo
Il test del 2026 è stato preceduto da una campagna dedicata alla ruota di turbina del TJ150.
Nel giugno 2025, Pratt & Whitney aveva comunicato il completamento di una serie di prove su una ruota di turbina prodotta in additive manufacturing. L’elemento aveva funzionato alle velocità e alle temperature operative previste, raggiungendo la durata richiesta per il tipo di missione.
Il passaggio dalle parti statiche a quelle rotanti rappresentava uno degli obiettivi del programma GATORWORKS di Pratt & Whitney. Le strutture fisse possono essere complesse e sottoposte a temperature elevate, ma non devono sostenere gli stessi carichi centrifughi di una ruota in rotazione.
Per una parte rotante, la distribuzione della massa deve essere controllata con precisione. Anche una piccola differenza tra due zone del componente può produrre vibrazioni quando la velocità aumenta. La microstruttura del materiale, l’orientamento di costruzione e le tensioni residue generate durante la stampa devono essere gestiti attraverso parametri di processo e trattamenti successivi.
La ruota non esce quindi dalla macchina pronta per essere installata. Le superfici di accoppiamento possono richiedere lavorazioni meccaniche, mentre il componente deve essere sottoposto a controlli dimensionali e verifiche non distruttive.
Il completamento di questi test ha permesso a Pratt & Whitney di integrare la ruota nella configurazione più estesa del TJ150, insieme agli altri elementi additivi della sezione calda.
Il ruolo di Pratt & Whitney GATORWORKS
Il programma è stato guidato da Pratt & Whitney GATORWORKS, la struttura di sviluppo rapido dedicata ai sistemi di propulsione militare.
GATORWORKS utilizza processi di prototipazione, progettazione digitale e iterazione rapida per portare nuove configurazioni dal concetto alla prova motore in tempi più brevi rispetto ai tradizionali programmi aeronautici.
Per il primo progetto di riprogettazione additiva del TJ150, Pratt & Whitney GATORWORKS ha collaborato con i team tecnici e produttivi di Pratt & Whitney e con il RTX Technology Research Center.
Il lavoro congiunto ha consentito di affrontare contemporaneamente progettazione, fabbricazione e verifica. Questo aspetto è essenziale nell’additive manufacturing perché un componente non dovrebbe essere ridisegnato soltanto in base alla funzione finale. Deve essere adattato anche al processo di costruzione, all’orientamento nella macchina, alla rimozione delle polveri, agli eventuali supporti e alle lavorazioni successive.
Pratt & Whitney ha dichiarato di aver completato il passaggio dal concetto alla prova della prima configurazione riprogettata in otto mesi. Il risultato è stato ottenuto utilizzando capacità interne, riducendo il numero di passaggi tra progettazione e produzione.
Il ciclo di sviluppo non si è concluso con il primo test. Pratt & Whitney ha valutato più generazioni di hardware additivo, ampliando progressivamente il numero e la complessità dei componenti coinvolti.
Perché la riduzione dei componenti può aumentare la capacità produttiva
Nel caso del TJ150, Pratt & Whitney non considera l’additive manufacturing soltanto uno strumento per alleggerire il motore o creare geometrie complesse. L’obiettivo dichiarato comprende l’aumento della producibilità e della capacità di scalare i volumi.
La produzione tradizionale di un piccolo turbojet può dipendere da fusioni, stampi, lavorazioni speciali e fornitori con competenze specifiche. Se uno dei fornitori non dispone di capacità sufficiente, l’intera linea può rallentare.
Una struttura composta da più di 50 parti richiede inoltre che ogni elemento arrivi nel momento corretto e superi i controlli. L’assenza di un componente dal valore limitato può impedire il completamento di un intero motore.
La produzione additiva può ridurre questa dipendenza consolidando numerosi elementi e trasferendo parte del valore dalla catena fisica degli utensili a un flusso digitale composto da modello, parametri di processo e procedure di qualificazione.
Ciò non significa che la supply chain scompaia. Restano necessari produttori di polveri, macchine additive, gas tecnici, sistemi di trattamento termico, lavorazioni meccaniche e apparecchiature per i controlli.
La differenza consiste nella possibilità di distribuire la produzione tra siti e fornitori dotati di processi qualificati, senza dover ricreare per ogni sede una lunga serie di stampi e attrezzature specifiche.
Per Pratt & Whitney e RTX, questa flessibilità risponde alla richiesta di aumentare la produzione di motori expendable mantenendo sotto controllo tempi e costi.
La domanda di motori expendable e il concetto di affordable mass
Il programma TJ150 si inserisce nella crescente attenzione del settore della difesa verso la cosiddetta affordable mass: sistemi prodotti in quantità elevate, con un costo compatibile con un impiego su larga scala.
Il concetto non riguarda soltanto il prezzo del singolo motore. Comprende la capacità di costruire, consegnare e sostituire rapidamente un numero elevato di piattaforme.
Per raggiungere questo obiettivo, i produttori devono evitare componenti con tempi di approvvigionamento molto lunghi, lavorazioni difficili da scalare e architetture che richiedono troppe ore di assemblaggio manuale.
Raytheon, altra società di RTX, ha indicato il TJ150 di Pratt & Whitney tra le opzioni di propulsione considerate per la ripresa produttiva del sistema MALD, Miniature Air-Launched Decoy. Raytheon sta valutando motori collaudati per le prime fasi della produzione, mentre considera propulsori con una quota maggiore di componenti additivi per le evoluzioni successive.
Il collegamento tra Pratt & Whitney e Raytheon mostra come RTX possa coordinare competenze complementari all’interno dello stesso gruppo: Pratt & Whitney sviluppa il sistema di propulsione, mentre Raytheon progetta e produce piattaforme e sistemi d’arma.
Il TJ150 nei programmi di Leidos e Dynetics
Pratt & Whitney ha inoltre ricevuto contratti da Dynetics, società di Leidos, per la fornitura di motori TJ150 destinati al programma Small Cruise Missile.
Nel 2025, il sistema era stato presentato con il nome Black Arrow. Il missile aveva già completato un volo di prova guidato con un motore TJ150 di Pratt & Whitney.
Nel marzo 2026, Pratt & Whitney ha annunciato un contratto successivo con Leidos Dynetics per la fornitura dei propulsori destinati al missile AGM-190A.
L’utilizzo di un motore già disponibile consente a Leidos e Dynetics di concentrare maggiori risorse sull’aerodinamica, sulla guida, sull’integrazione e sulle prestazioni complessive del missile. Allo stesso tempo, Pratt & Whitney può sviluppare la variante additiva partendo da una base progettuale che dispone già di esperienza operativa e produttiva.
Pratt & Whitney ha dichiarato di aver consegnato più di 2.700 motori TJ150 a clienti nel mondo. Il programma additivo non nasce quindi come sostituzione di un progetto puramente sperimentale, ma come riprogettazione di un propulsore che possiede una base installata e applicazioni esistenti.
La differenza tra test dimostrativo e produzione seriale
Il completamento della campagna dimostrativa non significa automaticamente che ogni TJ150 prodotto da Pratt & Whitney sarà costruito nella configurazione additiva testata.
Prima di introdurre una nuova configurazione in produzione seriale, devono essere completate attività di industrializzazione, definizione dei criteri di accettazione, qualificazione dei fornitori, controllo delle polveri e verifica della ripetibilità tra diversi lotti.
La produzione additiva di componenti aerospaziali richiede una catena di controllo estesa. Devono essere monitorati la materia prima, l’atmosfera della camera, la sorgente di energia, la distribuzione degli strati e gli eventuali segnali registrati durante la costruzione.
Dopo la stampa possono essere necessari rimozione dei supporti, trattamento termico, pressatura isostatica a caldo, lavorazioni meccaniche, finitura superficiale e controlli non distruttivi. La sequenza varia in base al materiale, alla geometria e alla funzione del componente.
Per le parti rotanti, il controllo deve considerare anche equilibratura, proprietà meccaniche, resistenza alla fatica e comportamento alle temperature operative.
Pratt & Whitney non ha comunicato quali di queste fasi siano state utilizzate per il TJ150. La conclusione delle prove dimostra comunque che la configurazione ha raggiunto un livello di maturità sufficiente per essere verificata come sistema completo.
Dal TJ150 alla famiglia Pratt & Whitney Valox
Le conoscenze sviluppate con il TJ150 non resteranno limitate a questo motore.
Pratt & Whitney ha dichiarato che i risultati ottenuti saranno utilizzati anche per la famiglia di motori Valox, sviluppata da Pratt & Whitney GATORWORKS per munizioni, effettori e piattaforme collaborative autonome.
La gamma Pratt & Whitney Valox è progettata per coprire livelli di spinta compresi tra 500 e 1.800 libbre. Comprende il Valox 700 e il Valox 1500, destinati ad applicazioni più grandi rispetto a quelle tipiche del TJ150.
Pratt & Whitney sta progettando la famiglia Valox attraverso strumenti di ingegneria digitale, ambienti collaborativi e componenti additivi. La società punta a ridurre i cicli di sviluppo, aumentare la comunanza tra le differenti versioni e adattare la vita del motore alle caratteristiche della missione.
Il 21 luglio 2026, Pratt & Whitney ha comunicato anche il completamento di una revisione digitale del Valox 1500. Il programma è sostenuto da un contratto dell’U.S. Air Force e dovrebbe proseguire con prove a terra.
Le esperienze maturate sul TJ150 possono contribuire alla definizione di materiali, processi di stampa, metodi di controllo e strategie di unitizzazione applicabili alla famiglia Valox.
Un banco di prova per una nuova organizzazione industriale
Il valore del progetto TJ150 non dipende soltanto dalla percentuale di motore stampata in 3D.
Il programma permette a Pratt & Whitney e RTX di verificare se la produzione additiva possa sostenere una catena industriale orientata a volumi più elevati, tempi di sviluppo ridotti e una maggiore distribuzione della capacità produttiva.
La prova del motore completo serve a collegare risultati che, se analizzati singolarmente, non sarebbero sufficienti. Un componente può superare un controllo meccanico, ma deve essere verificato insieme al resto del sistema. Una ruota di turbina può funzionare correttamente su un banco dedicato, ma il suo comportamento deve essere valutato anche all’interno del motore.
La configurazione con quasi il 60% del volume prodotto in additivo dimostra che Pratt & Whitney ha superato la fase nella quale la stampa 3D era utilizzata soltanto per componenti secondari o prototipi non operativi.
Restano però da valutare la stabilità del processo su serie più ampie, i costi effettivi per motore, la disponibilità di macchine e polveri, i tempi delle attività successive alla stampa e il numero di fornitori in grado di rispettare i requisiti.
Il successo industriale dipenderà dalla possibilità di ripetere il risultato ottenuto nei test su numerosi motori, mantenendo proprietà, dimensioni e prestazioni all’interno dei limiti stabiliti.
Per Pratt & Whitney, il TJ150 rappresenta quindi sia un prodotto operativo sia una piattaforma di sviluppo. Attraverso il lavoro di GATORWORKS e del RTX Technology Research Center, il motore viene utilizzato per verificare come progettazione digitale, unitizzazione e additive manufacturing possano modificare il modo in cui i piccoli sistemi di propulsione vengono sviluppati e costruiti.
La campagna completata nel luglio 2026 conferma la fattibilità tecnica di una configurazione con una presenza estesa di componenti additivi. La fase successiva riguarderà il passaggio dalla dimostrazione alla produzione ripetibile, economicamente sostenibile e scalabile.
