Valland trasforma scarti di alluminio automotive in polvere per stampa 3D metallica
Il progetto ToZero – Towards Zero Waste in Aluminum BiW Manufacturing ha dimostrato che gli scarti di alluminio provenienti dalla produzione automotive possono essere trasformati in polvere utilizzabile nella stampa 3D metallica a letto di polvere. Non si tratta di un semplice esercizio di riciclo, ma di un passaggio tecnico significativo: portare un materiale di recupero dentro un processo selettivo come la Laser Powder Bed Fusion, dove granulometria, scorrevolezza, composizione, ossidazione, assorbimento del laser e stabilità del bagno di fusione sono elementi decisivi.
Il progetto ha coinvolto Valland, il Politecnico di Torino, il Politecnico di Bari e Fontana Group, con il sostegno del programma italiano Accordi per l’Innovazione. Il lavoro si è concentrato sugli scarti generati nella produzione della scocca automotive, il cosiddetto body-in-white, cioè la struttura del veicolo prima dell’assemblaggio completo con motore, interni, verniciatura finale e componenti accessori.
L’obiettivo era verificare se l’alluminio proveniente da questi flussi potesse essere trasformato in una polvere idonea alla produzione additiva metallica e, soprattutto, se tale polvere potesse poi essere impiegata per realizzare un componente reale, con geometria ottimizzata e prestazioni meccaniche coerenti con le attese.
Il ruolo di Valland nella parte di stampa 3D
Valland è un’azienda italiana conosciuta soprattutto per la progettazione e produzione di valvole industriali per applicazioni Oil & Gas, idrogeno e servizi severi. Da diversi anni affianca alla propria attività tradizionale un percorso di ricerca sulla manifattura additiva, sia metallica sia polimerica, con tecnologie come Powder Bed Fusion, Binder Jetting, WAAM e processi FDM per materiali tecnici.
Nel progetto ToZero, Valland ha lavorato sulla parte più vicina alla stampa 3D: lo sviluppo dei parametri di processo per una polvere di alluminio riciclato in lega AA5083. Questa lega, appartenente alla famiglia degli allumini al magnesio, è apprezzata in diversi ambiti industriali per resistenza alla corrosione e buone proprietà meccaniche, ma non è automaticamente semplice da usare in LPBF. La stampa 3D a fusione laser richiede infatti un comportamento molto controllato del materiale durante la fusione e la solidificazione.
Il punto centrale era quindi capire se una polvere derivata da scarti automotive potesse essere trattata come un materiale da produzione additiva, e non solo come materia prima riciclata di minor valore. La risposta del progetto è positiva, ma con una precisazione importante: il materiale funziona, però il percorso verso una produzione su larga scala richiede ancora lavoro sulla produttività.
Il dimostratore: il componente “Voletto”
Per evitare che la sperimentazione restasse confinata alla sola caratterizzazione della polvere, il gruppo di lavoro ha realizzato un dimostratore fisico chiamato “Voletto”, un nodo strutturale di collegamento ispirato a un componente della scocca automobilistica. È una scelta interessante perché consente di testare insieme tre aspetti: materiale riciclato, processo LPBF e riprogettazione del componente.
La manifattura additiva permette infatti di alleggerire e ridisegnare un componente con criteri diversi rispetto alla lavorazione tradizionale. Nel caso del Voletto, il lavoro di ottimizzazione topologica ha portato il peso da una configurazione iniziale di circa 1,68 kg verso un obiettivo di circa 0,8 kg. Il valore del progetto non è quindi soltanto nel riciclo dell’alluminio, ma nella combinazione tra materiale recuperato, riduzione di massa e processo produttivo più mirato.
Secondo i risultati comunicati, la polvere riciclata è stata stampata senza fenomeni di hot cracking, uno dei difetti più critici nella stampa 3D di alcune leghe di alluminio. Il componente ha inoltre raggiunto i livelli di resistenza meccanica e duttilità previsti dal progetto. Questo passaggio è importante perché nel metallo additivo la sostenibilità del materiale non basta: se il pezzo non risponde ai requisiti tecnici, resta un risultato da laboratorio e non diventa un’opzione industriale.
Il dato ambientale: riduzione dell’impronta di carbonio
Uno degli elementi più rilevanti del progetto ToZero riguarda la valutazione ambientale. L’analisi del ciclo di vita, condotta secondo gli standard ISO 14040/44, ha indicato una riduzione dell’impronta di carbonio del componente di circa 73% grazie all’ottimizzazione del processo e all’uso di materiale riciclato.
Questo dato va letto con attenzione. Non significa che ogni componente in alluminio stampato in 3D da scarto abbia automaticamente lo stesso beneficio ambientale. Il risultato dipende dal tipo di scarto, dal processo di trasformazione in polvere, dai consumi energetici, dal tasso di scarto, dalla geometria del pezzo, dalla quantità prodotta e dal confronto con il processo tradizionale. Tuttavia, il progetto fornisce un caso concreto su cui ragionare: la manifattura additiva può diventare più interessante quando non usa soltanto materiale vergine, ma entra in una logica di filiera circolare.
Per l’automotive questo aspetto è particolarmente importante. La produzione di carrozzerie e strutture genera flussi di scarto relativamente controllati, spesso composti da leghe note e provenienti da lavorazioni ripetitive. Se questi scarti possono essere separati, trattati e riconvertiti in polveri metalliche qualificate, si apre una possibilità concreta: trasformare un residuo di produzione in materia prima per componenti a maggiore valore aggiunto.
Il limite ancora aperto: la velocità di stampa
Il progetto non nasconde il principale ostacolo tecnico. La lega riciclata AA5083 ha mostrato una velocità di stampa inferiore rispetto a materiali commerciali già molto diffusi nella LPBF, come AlSi10Mg. Questo è un punto decisivo per l’industrializzazione.
Nella stampa 3D metallica non conta solo riuscire a produrre un pezzo corretto. Conta anche produrlo con tempi, costi e ripetibilità compatibili con un uso industriale. Se il materiale richiede parametri più lenti, il costo macchina aumenta, la produttività scende e il vantaggio ambientale può non bastare a giustificare l’adozione su larga scala.
Qui sta il vero nodo del progetto ToZero: non dimostrare che si possa stampare una volta un componente in alluminio riciclato, ma capire come portare questa strada verso un equilibrio tra qualità metallurgica, prestazioni, costo della polvere e velocità di processo. Valland ha indicato proprio questo bilanciamento tra qualità del materiale e produttività come uno dei temi da affrontare prima di immaginare un impiego commerciale ampio.
Perché la lega AA5083 è interessante ma complessa
Nel mondo LPBF l’alluminio più utilizzato resta spesso legato a famiglie come AlSi10Mg, che offrono una maggiore facilità di processo. Le leghe ricche di silicio tendono infatti a essere più gestibili nella fusione laser e hanno trovato un impiego consolidato in molti settori.
La AA5083, invece, appartiene a una famiglia diversa. È una lega alluminio-magnesio, apprezzata per applicazioni dove servono resistenza alla corrosione, buone proprietà meccaniche e comportamento adatto ad ambienti impegnativi. Proprio per questo è interessante nel contesto automotive e in altri settori industriali. Ma l’interesse applicativo non coincide sempre con la semplicità di stampa.
Il lavoro sui parametri LPBF serve esattamente a questo: costruire una finestra di processo nella quale il materiale possa fondere, solidificare e consolidarsi senza generare cricche, porosità e difetti che compromettano il pezzo. Nel caso di polveri riciclate, a questi aspetti si aggiunge anche il controllo della qualità della materia prima: purezza, distribuzione dimensionale, forma delle particelle, ossidazione superficiale e ripetibilità tra lotti.
Una filiera più corta per la polvere metallica
La stampa 3D metallica è spesso descritta come tecnologia ad alta efficienza perché costruisce il pezzo aggiungendo materiale solo dove serve. Tuttavia, la produzione delle polveri metalliche resta una parte energivora e costosa della catena. Se la polvere proviene sempre da materiale vergine, il vantaggio ambientale della produzione additiva può ridursi.
Per questo motivo l’uso di scarti industriali come materia prima per nuove polveri è un tema che interessa sempre più aziende. Non è sufficiente raccogliere il rottame: serve una filiera capace di selezionare, pulire, rifondere, atomizzare, classificare e qualificare il materiale. Solo a quel punto lo scarto può diventare feedstock per stampa 3D.
In questa prospettiva, ToZero rappresenta un esempio concreto di collaborazione tra industria manifatturiera, università e utilizzatori finali. Fontana Group porta il contesto automotive e la disponibilità di scarti legati alla produzione della scocca. Politecnico di Torino e Politecnico di Bari contribuiscono alla parte scientifica e ingegneristica. Valland lavora sulla trasformazione del materiale in processo additivo e sulla realizzazione del dimostratore.
Il collegamento con la strategia di Valland
Il progetto si inserisce anche nella traiettoria di Valland sulla manifattura additiva. L’azienda dichiara di sperimentare tecnologie additive dal 2016 e di lavorare su soluzioni per valvole, energia e applicazioni industriali. Sul proprio sito indica inoltre l’interesse per un atomizzatore ibrido da laboratorio, basato su tecnologie VIGA + Plasma, per sviluppare progetti R&D e produrre polveri da scarti e sottoprodotti di lavorazioni tradizionali.
Questo dettaglio aiuta a capire che ToZero non è una parentesi isolata. La possibilità di produrre internamente o sviluppare polveri da flussi di scarto può diventare un elemento strategico per aziende che vogliono collegare progettazione, materiali e produzione additiva. Nel caso di Valland, la stampa 3D non viene vista soltanto come servizio esterno, ma come competenza industriale da integrare con il proprio core business.
Il tema più ampio: riciclare metallo per produrre polveri AM
Il lavoro di Valland si colloca in una tendenza più ampia. Nel settore della stampa 3D metallica diverse aziende stanno cercando di ridurre l’uso di materia prima vergine, recuperando polveri esauste, sfridi di lavorazione, rottami aerospaziali o residui di produzione.
Il caso dell’alluminio automotive è particolarmente interessante perché parte da un flusso di scarto generato in grandi volumi e con potenziale tracciabilità. Altri progetti nel settore riguardano polveri di nichel, titanio, acciai e superleghe, spesso con l’obiettivo di ottenere polveri con pulizia, forma e distribuzione granulometrica compatibili con le richieste dell’industria aerospaziale, energetica o medicale.
La sfida comune è sempre la stessa: portare il materiale riciclato vicino alle prestazioni del materiale vergine, mantenendo sotto controllo costo, qualità e ripetibilità. La sostenibilità, da sola, non basta a far adottare un nuovo feedstock. Le aziende lo useranno se potranno qualificarlo, certificarlo e inserirlo in processi produttivi stabili.
Cosa può significare per l’automotive
Per il settore automotive, ToZero indica una strada concreta ma non immediata. La stampa 3D non sostituirà i processi di stampaggio e assemblaggio delle grandi serie. Il suo ruolo è più plausibile in componenti alleggeriti, prototipi funzionali, attrezzature di produzione, ricambi, serie limitate, veicoli speciali e parti con geometrie complesse.
Il valore del progetto sta nel collegare due esigenze: ridurre lo scarto industriale e usare la manifattura additiva dove può dare un vantaggio di progettazione. Se un componente può essere alleggerito in modo significativo, prodotto con materiale recuperato e validato meccanicamente, allora il beneficio non è soltanto ambientale, ma anche tecnico.
Resta però la questione della produttività. Una polvere riciclata che stampa molto più lentamente di una lega commerciale può avere senso in applicazioni ad alto valore o in produzioni limitate, ma fatica a competere in ambiti dove il costo orario macchina pesa molto. Il prossimo passaggio sarà quindi lavorare sui parametri, sulla qualità della polvere e sulla stabilità della filiera per ridurre il divario con materiali più maturi.
Un risultato utile perché non semplifica il problema
ToZero è interessante proprio perché non presenta la circolarità come uno slogan. Il progetto mostra un risultato positivo: gli scarti di alluminio automotive possono diventare polvere per LPBF e possono essere usati per stampare un componente strutturale dimostrativo. Allo stesso tempo, evidenzia il limite tecnico ancora da superare: la velocità di stampa rispetto alle leghe commerciali più consolidate.
Per la manifattura additiva metallica questa è una buona notizia. Significa che il settore sta passando da dimostrazioni generiche a sperimentazioni più industriali, dove il materiale viene misurato, il componente viene prodotto, il ciclo di vita viene valutato e i problemi residui vengono dichiarati. È il tipo di lavoro necessario per costruire una stampa 3D metallica più circolare, ma anche più credibile dal punto di vista produttivo.
