Rheinland-Pfalz investe 7,8 milioni di euro nella stampa 3d ceramica guidata dall’Intelligenza Artificiale
Il Land tedesco della Renania-Palatinato ha approvato un finanziamento di circa 7,8 milioni di euro per il progetto di ricerca “Nachhaltige Additive Fertigung von Keramik: Integration von Künstlicher Intelligenz und Optimierung von Prozess- und Ressourceneffizienz – 3DKI”. L’obiettivo è sviluppare una produzione additiva di ceramica più stabile, efficiente e prevedibile, integrando l’Intelligenza Artificiale lungo l’intera catena di processo del 3D printing. Il progetto si inserisce nella strategia regionale che punta sulla ceramica tecnica come asset industriale e scientifico.
Quattro partner per un unico Kompetenzzentrum sulla ceramica 3D
Il progetto 3DKI è portato avanti da un consorzio di quattro istituzioni:
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Universität Koblenz
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Hochschule Koblenz
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Hochschule Trier con l’Umwelt-Campus Birkenfeld
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Forschungsinstitut für Glas – Keramik GmbH con sede a Höhr-Grenzhausen
Questi partner consolidano e ampliano il Kompetenzzentrum per il 3D printing ceramico di Rheinland-Pfalz, già attivo come punto di riferimento per le aziende che vogliono sperimentare o industrializzare processi additivi su materiali ceramici. Il finanziamento arriva attraverso una combinazione di fondi del Land e del Fondo europeo di sviluppo regionale.
Il ruolo dell’Intelligenza Artificiale: processi più stabili e meno scarti
Uno dei pilastri di 3DKI è la raccolta sistematica di dati di processo lungo tutta la filiera: dalla preparazione delle sospensioni o paste ceramiche, al 3D printing di materiali anorganico-non metallici, fino alle fasi di essiccazione, debinding e sinterizzazione.
Su questi dati verranno applicati algoritmi di Intelligenza Artificiale per:
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individuare finestre di processo ottimali che garantiscano una qualità dei pezzi riproducibile;
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correlare difetti e instabilità (porosità, cricche, deformazioni) con parametri di stampa e ricette dei materiali;
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ridurre il consumo di energia e materia prima, intervenendo su set-point e strategie di controllo.
L’obiettivo è arrivare a un controllo predittivo, in cui il sistema di produzione riconosce pattern nei dati, segnala deviazioni e suggerisce o applica correzioni prima che si generino scarti.
Informatica, chimica e ingegneria: un progetto davvero interdisciplinare
Il progetto mette in rete competenze di:
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informatica, per lo sviluppo di metodologie, linguaggi e strumenti software per sistemi basati su AI affidabili e spiegabili, con particolare attenzione a sicurezza dei dati e tracciabilità degli algoritmi;
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chimica e scienza dei materiali, concentrata sul comportamento delle ceramiche tecniche durante stampa e sinterizzazione, e sulla relazione tra microstruttura e proprietà meccaniche o termo-chimiche;
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ingegneria, dalla progettazione delle macchine alla simulazione di flussi, fino all’integrazione del controllo di processo nelle linee produttive industriali.
L’intreccio di questi ambiti è essenziale per trasferire i risultati direttamente nell’industria, con un focus esplicito su piccole e medie imprese che non dispongono di grandi team interni di ricerca e sviluppo.
L’Umwelt-Campus Birkenfeld e l’efficienza delle risorse
All’interno del consorzio, l’Umwelt-Campus Birkenfeld della Hochschule Trier si concentra sulla progettazione a risorse efficienti dei processi additivi. Le attività comprendono:
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simulazioni di flusso nelle testine di stampa per ottimizzare geometria e condizioni operative delle ugelli di estrusione;
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realizzazione delle testine ottimizzate tramite stampa 3D metallica, così da combinare design complessi e robustezza meccanica;
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studio di strategie per ridurre tempi di fermo e usura delle componenti critiche.
Ottimizzare le testine e i parametri di flusso significa migliorare la qualità del deposito, ridurre intasamenti e variazioni di portata, e quindi aumentare la ripetibilità dei componenti ceramici ottenuti.
Verso un ciclo chiuso per polveri e paste ceramiche
Un altro asse di lavoro del progetto 3DKI è la creazione di materiali ceramici adatti a un ciclo di utilizzo circolare. In pratica, il consorzio mira a:
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definire procedure per recuperare e ri-condizionare polveri e paste non consolidate o derivanti da scarti di processo;
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studiare come questi materiali riciclati influenzino viscosità, reologia, ritiro in sinterizzazione e proprietà finali;
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progettare un nuovo sistema di stampa che tenga conto fin dall’inizio di questa logica di riutilizzo, ad esempio con serbatoi e percorsi di flusso pensati per semplificare il recupero del materiale.
L’obiettivo è ridurre sensibilmente la quantità di rifiuti generati e contenere i costi legati a materie prime avanzate come le ceramiche tecniche.
Perché la ceramica 3D è strategica per l’industria
Il focus su ceramica e AI non è casuale: la stampa 3D di ceramiche tecniche sta diventando uno dei segmenti più interessanti dell’additive manufacturing. La domanda cresce in ambiti come aerospazio, medicale, energia e micro-ottica, dove servono componenti leggeri, stabili alle alte temperature e con geometrie complesse.
Parallelamente, i progressi della ricerca mostrano che la stampa 3D di vetri e ceramiche permette di realizzare strutture ottiche miniaturizzate e dispositivi funzionali che combinano elevata precisione geometrica e proprietà meccaniche avanzate. In questo scenario, un progetto come 3DKI posiziona Rheinland-Pfalz come area in cui la ceramica non è solo un materiale tradizionale, ma una piattaforma per componenti ad alto valore aggiunto e filiere più sostenibili.
Un investimento politico e industriale per il territorio
Durante la consegna formale dei finanziamenti, la Ministra dell’Economia Daniela Schmitt ha sottolineato il valore del progetto per la competitività del Land: migliorare processi e qualità nella industria ceramica significa dare alle aziende regionali strumenti per rimanere competitive a livello internazionale, in un contesto di costi energetici elevati e crescente attenzione a sostenibilità e tracciabilità.
Il Kompetenzzentrum per il 3D printing ceramico diventa così non solo un hub di ricerca, ma anche un punto di accesso per le imprese che vogliono testare componenti, validare parametri, ricevere supporto su materiali e design orientato alla stampa additiva. In prospettiva, l’infrastruttura e le competenze sviluppate potranno essere estese anche ad altri materiali e settori, mantenendo però la ceramica come nucleo tecnologico principale.
