L’Università di Turku, in Finlandia, ha ampliato la propria infrastruttura di produzione additiva metallica con un sistema capace di depositare selettivamente tre polveri differenti nello stesso strato. La modifica introduce nuove possibilità di ricerca sulla realizzazione di componenti nei quali la distribuzione locale dei materiali è progettata insieme alla geometria, anziché essere definita una volta sola per l’intero pezzo.
Il comunicato ufficiale, pubblicato il 26 ottobre 2026, descrive l’integrazione di un recoater Schaeffler Aerosint SPD2.1-B5 in una macchina Aconity MIDI+ già presente nell’università. La nuova configurazione rende disponibile una piattaforma sperimentale per studiare deposizione, fusione e interfacce fra metalli differenti. L’installazione è avvenuta, ma non costituisce di per sé la dimostrazione di una produzione industriale multimateriale qualificata.
Il limite del letto di polvere tradizionale
Nella Laser Powder Bed Fusion (LPBF) convenzionale, un sistema di stesura distribuisce generalmente la stessa polvere su tutta la superficie di costruzione. Uno o più laser fondono soltanto le regioni previste dal modello digitale, ma il materiale disponibile rimane il medesimo in ogni posizione dello strato. Si possono ottenere forme molto complesse, canali interni e reticoli, mentre la composizione del componente rimane normalmente omogenea, salvo le variazioni dovute al processo.
Un pezzo industriale, però, può richiedere proprietà molto diverse in zone differenti. Una parete esposta a calore intenso può privilegiare la resistenza termica; un’altra regione deve magari trasferire calore verso un circuito di raffreddamento; un elemento di collegamento deve sopportare carichi meccanici o resistere all’usura. Queste funzioni vengono spesso ottenute assemblando materiali diversi attraverso saldature, brasature o collegamenti meccanici.
La possibilità di depositare polveri diverse nelle aree selezionate dello stesso strato introduce una variabile progettuale aggiuntiva: la composizione diventa una mappa spaziale, potenzialmente diversa a ogni quota del componente. Il modello digitale deve quindi descrivere non soltanto dove costruire, ma anche con quale materiale costruire ciascuna regione.
Il recoater Aerosint e i tre tamburi di distribuzione
Il cuore della nuova configurazione è il recoater SPD2.1-B5 di Schaeffler Aerosint. Il dispositivo comprende tre tamburi separati di alimentazione della polvere, capaci di collocare materiali differenti in regioni selezionate del medesimo letto prima dell’esposizione al laser. Ripetendo il procedimento negli strati successivi, i ricercatori possono studiare la costruzione di componenti con una distribuzione tridimensionale dei metalli.
Il sistema è stato integrato nella Aconity MIDI+, una piattaforma LPBF già utilizzata dall’ateneo. Il comunicato precisa che l’infrastruttura passa dalle precedenti sperimentazioni con un solo materiale alla deposizione selettiva multimateriale. La possibilità di posizionare diverse polveri non coincide ancora con una capacità garantita di saldarle tutte fra loro senza difetti.
Le fotografie che accompagnano il comunicato mostrano il sistema installato e anche alcuni componenti dimostrativi realizzati con leghe differenti. L’università chiarisce che questi ultimi sono stati prodotti dal fornitore Schaeffler Aerosint, e non devono essere presentati come pezzi qualificati già fabbricati dal laboratorio di Turku.
Il problema delle interfacce fra metalli
La vera difficoltà della stampa metallica multimateriale non si esaurisce nella stesura della polvere. Quando due materiali vengono fusi in regioni adiacenti, cambiano le condizioni di assorbimento della radiazione, temperatura di fusione, conducibilità termica, viscosità del bagno fuso e velocità di solidificazione. Anche il coefficiente di dilatazione termica può essere diverso, creando tensioni residue durante il raffreddamento.
In alcuni abbinamenti possono formarsi fasi intermetalliche fragili oppure porosità, cricche e discontinuità alle interfacce. La presenza di polvere residua di un materiale nella regione destinata all’altro può complicare ulteriormente il controllo della composizione. Per questo non basta dimostrare la deposizione di tre polveri: occorre stabilire quali coppie o combinazioni siano metallurgicamente compatibili e quali strategie di scansione permettano di ottenere giunzioni affidabili.
L’Università di Turku prevede di studiare proprio le interazioni fra laser e materiali, il comportamento del bagno fuso, la solidificazione, il collegamento tra regioni adiacenti, la formazione di difetti e il rapporto tra parametri di processo e proprietà locali. Saranno necessarie osservazioni microstrutturali e prove meccaniche specifiche, non soltanto controlli dimensionali.
Il progetto AM4Plasma e le applicazioni ad alte temperature
L’infrastruttura è stata finanziata nell’ambito del progetto AM4Plasma, una collaborazione della rete EUREKA coordinata dall’Università di Turku e sostenuta in Finlandia dal programma Co-Innovation di Business Finland. Il progetto riguarda lo sviluppo di componenti e sistemi per tecnologie legate alla generazione di plasma.
Il responsabile scientifico Ashish Ganvir, professore associato di ingegneria meccanica, indica fra gli obiettivi l’analisi di componenti nei quali una regione deve resistere a condizioni termiche severe e un’altra deve trasferire calore o sostenere carichi. Una delle prospettive è lo studio di parti esposte al plasma, con possibili applicazioni future in apparati per la fusione e nella propulsione aerospaziale.
Questi settori richiedono una combinazione di requisiti difficilmente ottenibile con un singolo materiale: elevata resistenza in una zona, conduzione termica in un’altra e affidabilità delle interfacce nel tempo. L’impiego di più leghe potrebbe ridurre il numero di giunzioni tradizionali o introdurre transizioni fra proprietà, ma soltanto dopo aver dimostrato un processo riproducibile.
Una nuova attrezzatura, non una certificazione di prodotto
La comunicazione del 26 ottobre riguarda un investimento nella capacità di ricerca. Non sono stati pubblicati valori di produttività, limiti di contaminazione incrociata, combinazioni di leghe qualificate, proprietà a fatica o prove in esercizio di componenti destinati a reattori o motori. Non è stato annunciato un processo approvato per la fabbricazione di parti destinate alla fusione nucleare.
I prossimi sviluppi dipenderanno dalla definizione dei materiali effettivamente accoppiabili, dalla capacità di controllare la composizione nelle zone di contatto e dalla gestione delle polveri dopo la costruzione. L’eventuale recupero e riutilizzo di più polveri in una stessa macchina introduce inoltre problemi logistici e di tracciabilità differenti da quelli di un ciclo monomateriale.
| Elemento | Situazione al 26 ottobre 2026 |
|---|---|
| Centro di ricerca | Università di Turku, Finlandia |
| Macchina esistente | Aconity MIDI+ |
| Nuovo dispositivo | Schaeffler Aerosint SPD2.1-B5 |
| Deposizione selettiva | Tre polveri nello stesso strato |
| Progetto finanziatore | AM4Plasma, rete EUREKA |
| Sostegno finlandese | Business Finland, programma Co-Innovation |
| Stato | Infrastruttura di ricerca installata |
| Parti industriali certificate | Non annunciate |
Progettare insieme forma e materiale
La modifica della Aconity MIDI+ rappresenta un passo verso una produzione additiva nella quale l’ottimizzazione non riguarda soltanto la geometria, ma anche la distribuzione delle proprietà in ciascun volume del pezzo. L’introduzione di tre tamburi di alimentazione rende possibili esperimenti che sarebbero complessi o impossibili con un recoater tradizionale.
La prospettiva industriale è ampia, ma richiede cautela. La deposizione selettiva è una condizione necessaria per sviluppare componenti metallici multimateriale; la qualità delle interfacce, l’assenza di difetti e la ripetibilità sono problemi distinti. L’Università di Turku dispone ora di una piattaforma per affrontarli, con un primo campo applicativo legato al plasma e possibili sviluppi nella progettazione di componenti multifunzionali.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI).
