Un’elica navale stampata in 3D per portare la manifattura additiva nel cuore della propulsione marittima
Il progetto D.E.E.P. (Digitally Enabled Efficient Propeller) ha raggiunto un primo risultato concreto con la produzione di una sezione di pala d’elica in Nickel Aluminium Bronze tramite Wire Arc Additive Manufacturing. Il componente è stato realizzato da DEEP Manufacturing all’interno di un programma coordinato da Enki Marine e sostenuto da Innovate UK nella sesta edizione della Clean Maritime Demonstration Competition, dedicata a studi di fattibilità e dimostrazioni per tecnologie marittime orientate alla riduzione delle emissioni.
Il progetto non riguarda solo la stampa del pezzo, ma l’intera architettura industriale del propulsore
Il consorzio riunisce Enki Marine, Stone Marine Propulsion, TWI, DEEP Manufacturing, Authentise, ASTM International e Newcastle University. I compiti sono distribuiti in modo molto preciso: Enki Marine guida il programma, Stone Marine Propulsion porta competenze su progettazione e validazione di mercato, TWI segue prove sui materiali e processi, DEEP Manufacturing si occupa della produzione e della scalabilità industriale, Authentise della digital thread e del monitoraggio, ASTM International degli aspetti di standardizzazione e certificazione, mentre Newcastle University cura modellazione idrodinamica e validazione.
Perché usare il WAAM per un’elica
La scelta del WAAM non è casuale. Questa tecnologia deposita materiale metallico filo su filo mediante arco elettrico e si presta alla produzione di componenti metallici di grandi dimensioni, con geometrie complesse e tempi di realizzazione più contenuti rispetto a molti cicli convenzionali. Nel caso D.E.E.P., DEEP Manufacturing applica la propria capacità DED-Arc/WAAM alla produzione della geometria della pala in Nickel Aluminium Bronze, una lega già diffusa nel settore navale per la sua resistenza alla corrosione e per le proprietà meccaniche adatte a componenti soggetti a forti sollecitazioni.
Il materiale scelto e la geometria interna cambiano il modo in cui si progetta un’elica
Il Nickel Aluminium Bronze consente di restare dentro un perimetro materiale già familiare alla cantieristica e alla propulsione navale, ma la manifattura additiva apre possibilità geometriche che la fusione gestisce con maggiore difficoltà. Nel progetto D.E.E.P. la pala è pensata con cavità interne che permettono di ridurre la massa senza compromettere in modo sostanziale rigidezza e integrità strutturale. Enki Marine presenta questo approccio come parte di una configurazione con pale più sottili e cave, mentre 3Druck.com evidenzia che proprio queste geometrie interne possono lasciare spazio anche a future integrazioni sensoristiche.
La parte digitale è il vero elemento distintivo del programma
L’obiettivo del consorzio non è produrre soltanto un’elica in 3D, ma trasformare il propulsore in un sistema monitorabile lungo tutta la sua vita operativa. Le fonti del progetto parlano di integrazione con digital twin, digital thread e monitoraggio in tempo reale, così da raccogliere dati sulle condizioni operative e strutturali del componente. In questa impostazione, il propulsore non è più un elemento passivo: può contribuire a manutenzione su condizione, controllo della cavitazione, riduzione di rumore e vibrazioni, oltre a una gestione più tracciabile della qualità dalla progettazione alla messa in servizio.
Il nodo decisivo resta la certificazione
Per il comparto marittimo, la novità tecnica da sola non basta. Il progetto D.E.E.P. nasce infatti come studio tecno-economico e regolatorio: deve verificare la maturità di più processi di additive manufacturing, confrontarli con la fusione convenzionale e costruire un percorso realistico verso classification approval e type certification. Il coinvolgimento di ASTM International e TWI va letto in questo senso: non solo sperimentazione di processo, ma definizione di criteri che possano reggere davanti alle esigenze di qualifica tipiche del settore navale.
Il progetto si inserisce in una traiettoria tecnica che parte da più lontano
La stampa 3D di eliche navali non nasce con D.E.E.P. Nel 2017 RAMLAB, con Promarin, Autodesk, Bureau Veritas e Damen, aveva presentato la WAAMpeller, indicata come la prima elica navale stampata in 3D con approvazione di classe. Nel 2021 uno studio pubblicato su Procedia Structural Integrity ha inoltre descritto un’elica in Ni Al bronze da 520 kg e 2 metri di diametro prodotta con WAAM sotto osservazione DNV South Korea. D.E.E.P. si colloca quindi in una linea di sviluppo già esistente, ma prova a spostare l’attenzione dalla sola fattibilità della stampa alla combinazione fra produzione additiva, ottimizzazione strutturale, monitoraggio digitale e prospettiva di adozione industriale.
Che cosa cambia adesso per il settore
Secondo DEEP Manufacturing, la pala già prodotta sarà trasferita nella struttura di Houston per una presentazione pubblica, mentre le fasi successive del programma dovranno portare alla validazione del dimostratore sulla nave di ricerca della Newcastle University. Enki Marine sostiene che il concetto DEEP possa arrivare a un’efficienza superiore del 7%, a una riduzione del peso del 25% e a un taglio fino al 30% degli sprechi di materiale rispetto alla fusione convenzionale; sono valori dichiarati dall’azienda e andranno verificati nelle fasi di prova e qualifica. Il dato più importante, per ora, è che il progetto ha già superato il livello del rendering e del concept: esiste un componente metallico reale, costruito con una filiera che prova a tenere insieme progettazione, processo, controllo digitale e certificazione.
