Northrop Grumman e Titomic validano una camera di spinta per motori a razzo stampata in 3D con test hot-fire di successo
All’inizio di dicembre 2025 Titomic ha annunciato il completamento con successo di un test hot-fire su una camera di spinta per motore a razzo a propellente solido realizzata con la propria tecnologia di produzione additiva a spruzzo freddo Titomic Kinetic Fusion (TKF). Il componente è stato prodotto per un grande prime contractor aerospaziale e della difesa degli Stati Uniti, identificato nel settore come Northrop Grumman, nell’ambito di una collaborazione focalizzata su strutture pressurizzate e componenti critici per solid rocket motors. Il test rappresenta una tappa importante nel percorso di qualificazione industriale della tecnologia TKF per applicazioni spaziali e militari.
Una camera di spinta realizzata con cold spray additive manufacturing
La camera di spinta oggetto della prova è stata prodotta utilizzando il processo cold spray proprietario di Titomic, integrato nel framework Titomic Kinetic Fusion™. In questo processo particelle di lega metallica – tipicamente leghe ad alta resistenza come titanio o superleghe – vengono accelerate a velocità supersonica e “fuse” per impatto sul substrato, creando uno spesso rivestimento metallurgicamente coeso senza fondere il materiale alla temperatura di fusione come avviene nei processi di fusione laser.
Ciò permette di ottenere pareti spesse, geometrie complesse e gradienti di materiale con bassa porosità, residual stress contenuti e microstruttura fine, caratteristiche fondamentali per una camera di combustione soggetta a pressioni e temperature elevate. In più, l’assenza di fusione riduce il rischio di difetti tipici dei processi di melting-based additive manufacturing, come cricche da solidificazione o deformazioni eccessive, e rende il processo particolarmente adatto a componenti di grandi dimensioni o a spessori elevati.
Il test hot-fire: validazione strutturale e termica in condizioni estreme
Durante il test, la camera di spinta realizzata da Titomic è stata sottoposta a un ciclo di accensioni hot-fire in condizioni operative rappresentative di un motore a razzo a propellente solido. Il componente ha dimostrato ottima integrità strutturale, resistenza meccanica e tenuta termica, superando i requisiti prestazionali previsti per applicazioni spaziali e difensive.
La prova ha confermato che la camera di spinta mantiene la propria stabilità geometrica, non mostra cedimenti nelle zone critiche (come giunti, raccordi o eventuali interfacce materiali) e garantisce una gestione efficace dei carichi termici generati dai gas di combustione. In termini di qualifica, un test di questo tipo è un passaggio obbligato prima di integrare componenti additivi in motori destinati a banchi prova completi e successivamente a sistemi di volo.
Integrazione con il programma SMART Demo di Northrop Grumman
Il progetto si inserisce nel contesto del programma SMART Demo (Solid Motor Annual Rocket Technology Demonstrator) di Northrop Grumman, una piattaforma annuale pensata per introdurre tecnologie emergenti nella progettazione e produzione di motori a razzo a propellente solido. SMART Demo punta a ridurre tempi e costi di sviluppo attraverso l’adozione di nuovi materiali, processi additivi e tooling avanzato, mantenendo al contempo o migliorando le prestazioni del motore.
Negli ultimi anni, Northrop Grumman ha già utilizzato la produzione additiva in diverse forme – dalla stampa 3D polimerica per attrezzaggi e stampi di colata, fino a processi metallici come la deposizione diretta per realizzare strutture complesse – per produrre tooling di grandi dimensioni e componenti strutturali per i motori del programma SMART Demo. L’introduzione di una camera di spinta realizzata con cold spray TKF amplia ulteriormente la gamma di soluzioni additivie testate sul dimostratore.
Dal progetto sui pressure vessels alla camera di spinta: evoluzione della partnership
La collaborazione tra Titomic e Northrop Grumman non nasce con la camera di spinta. Le due aziende hanno avviato un progetto congiunto per lo sviluppo di recipienti a pressione ad alte prestazioni tramite TKF, destinati a sistemi di propulsione e altre applicazioni critiche nei settori aerospaziale e difensivo. L’obiettivo è ridurre drasticamente i tempi di produzione rispetto alle tecnologie tradizionali, migliorando al contempo resistenza, durata a fatica e controllo dell’integrità interna.
I recipienti a pressione sono componenti chiave per motori a razzo e sistemi spaziali (serbatoi di pressurizzazione, accumulatori, strutture caricate internamente). Il passo dalla produzione di strutture pressurizzate alla realizzazione di una camera di combustione per motore a razzo è quindi una naturale estensione della stessa piattaforma tecnologica. Il test hot-fire dimostra che TKF non è soltanto adatto a serbatoi e strutture di contenimento, ma può affrontare anche ambiente termico e sollecitazioni estreme tipiche della combustione interna.
Perché la camera di spinta additiva è strategica per i solid rocket motors
Nei motori a razzo a propellente solido, la camera di spinta deve gestire pressioni elevate, gradienti termici estremi e cicli di carico dinamico durante l’accensione e lo spegnimento del motore. Tradizionalmente questi componenti vengono prodotti tramite forgiatura, lavorazioni sottrattive pesanti e saldature complesse. La produzione additiva, soprattutto in versione cold spray ad alto tasso di deposizione, offre diversi vantaggi:
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Riduzione dei tempi di produzione e dei lead time di fornitura, fondamentale in un contesto in cui i motori a razzo sono spesso vincolati da colli di bottiglia nella supply chain.
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Ottimizzazione dell’uso di materiale, con minore spreco rispetto a forgiati massicci lavorati per asportazione.
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Possibilità di integrare canali di raffreddamento, rinforzi locali, variazioni di spessore e geometrie interne complesse, difficili o impossibili con metodi tradizionali.
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Potenziale integrazione di materiali ibridi o gradienti di proprietà (ad esempio zone con maggiore conducibilità termica abbinate a regioni più resistenti all’ossidazione).
Il test di Titomic e Northrop Grumman conferma che una camera di spinta realizzata con TKF può soddisfare questi requisiti, aprendo la strada alla futura industrializzazione di motori solidi con componenti strutturali additivi.
Confronto con altri programmi di camere di spinta stampate in 3D
Il test della camera di spinta TKF si inserisce in un trend più ampio, in cui agenzie spaziali e industrie europee e americane stanno validando camere di combustione interamente stampate in 3D. L’Agenzia Spaziale Europea, ad esempio, ha testato una camera di spinta M10 per l’evoluzione del lanciatore Vega, realizzata con tecniche di fusione laser su letto di polvere e dotata di canali di raffreddamento integrati, superando una campagna di hot-fire dedicata.
Allo stesso tempo, progetti dimostratori in diversi Paesi stanno sperimentando camere di combustione variabili in spinta (throttleable) e motori ibridi, sempre con ampio ricorso alla produzione additiva metallica. In questo panorama, l’utilizzo del cold spray ad alta produttività di Titomic offre un’alternativa complementare ai processi di fusione laser e di deposizione diretta, particolarmente interessante per componenti di grande spessore e per la riparazione o il re-engineering di hardware esistente.
Implicazioni industriali: supply chain della difesa e alleanza AUKUS
La riuscita del test hot-fire rafforza la posizione di Titomic come fornitore strategico di tecnologie additivie per i mercati della difesa e dello spazio. Negli ultimi anni l’azienda ha consolidato il proprio ruolo in questo settore attraverso iniziative legate all’alleanza AUKUS, la realizzazione di barili di arma e strutture per sistemi d’arma in collaborazione con partner come Repkon, e l’espansione di impianti produttivi dedicati a componenti militari ad alto valore aggiunto.
Per Northrop Grumman, l’integrazione di fornitori additivi come Titomic e altri grandi player della manifattura avanzata consente di diversificare la base fornitori, ridurre il rischio di single-source e aumentare la capacità produttiva in risposta alla crescita della domanda di sistemi missilistici e spaziali. In questo contesto, una camera di spinta TKF qualificata attraverso test hot-fire rappresenta un asset concreto nella strategia di modernizzazione e resilienza della supply chain.
Prossimi passi: dalla dimostrazione alla qualifica di volo
Dopo il successo del test hot-fire, il percorso tipico prevede ulteriori fasi:
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Ripetizione e ampliamento della campagna di test, per validare la ripetibilità del processo e la coerenza delle prestazioni su più componenti.
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Analisi non distruttive e prove distruttive su camere di spinta gemelle, per verificare microstruttura, porosità residua, proprietà meccaniche e comportamento a fatica.
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Integrazione progressiva in motori dimostratori e, successivamente, in programmi operativi, in linea con la roadmap di Northrop Grumman per i solid rocket motors del programma SMART Demo e derivati.
Se queste fasi confermeranno i risultati iniziali, la camera di spinta TKF di Titomic potrà rappresentare una nuova opzione di riferimento per motori destinati a lanciatori, missili tattici e sistemi di trasporto spaziale, affiancando e in alcuni casi sostituendo soluzioni tradizionali o altre varianti di additive manufacturing metallico.
