Velo3D sviluppa l’alluminio CP1 per la produzione additiva a supporto dell’Esercito degli Stati Uniti
Obiettivi del progetto
L’azienda statunitense Velo3D, specializzata in soluzioni per la produzione additiva metallica con tecnologia LPBF (Laser Powder Bed Fusion), ha avviato una collaborazione con l’U.S. Army Research Laboratory per lo sviluppo e la validazione di un nuovo materiale: l’alluminio CP1.
L’iniziativa nasce dall’esigenza dell’esercito di disporre di leghe leggere e altamente performanti da utilizzare in contesti operativi estremi, dove la resistenza strutturale, la leggerezza e la ripetibilità del processo di stampa 3D diventano fattori determinanti.
Chi guida e finanzia il programma
Il progetto è finanziato direttamente dall’Esercito degli Stati Uniti, attraverso fondi destinati alla ricerca avanzata nei settori della difesa e della manifattura. La parte tecnica è coordinata dal Combat Capabilities Development Command (DEVCOM), che supervisiona i test e le validazioni, mentre Velo3D si occupa dello sviluppo del materiale e della sua integrazione con i sistemi Sapphire per la stampa 3D.
Caratteristiche dell’alluminio CP1
Il nuovo materiale CP1 è una lega a base di alluminio ottimizzata per il processo LPBF. I test iniziali indicano:
- Alta resistenza meccanica anche a temperature elevate.
- Ottima stabilità dimensionale durante il processo di stampa.
- Ridotta tendenza alla frattura rispetto ad altre leghe di alluminio comunemente usate nell’additive manufacturing.
- Possibilità di realizzare componenti complessi e alleggeriti, mantenendo alti standard di affidabilità.
Questo tipo di lega è pensato per superare i limiti delle classiche leghe AlSi10Mg o 7075, che presentano difficoltà nella stampa 3D a letto di polvere per problemi di microfessurazioni e gestione termica.
Applicazioni per la difesa
Secondo quanto riportato dal DEVCOM, l’alluminio CP1 sarà utilizzato per la produzione additiva di componenti destinati a:
- Veicoli militari leggeri, dove la riduzione del peso migliora la mobilità in scenari complessi.
- Sistemi aerospaziali militari, con particolare attenzione a droni e velivoli tattici.
- Strutture portanti e componenti critici che richiedono un equilibrio tra leggerezza e robustezza.
La possibilità di produrre in decentramento operativo, cioè direttamente nelle basi militari avanzate, consentirebbe inoltre di ridurre i tempi di approvvigionamento e la dipendenza da catene logistiche lunghe e vulnerabili.
Il ruolo di Velo3D
Velo3D ha sviluppato la propria reputazione grazie al sistema Sapphire, che consente di stampare geometrie complesse senza la necessità di supporti tradizionali. L’azienda, con sede in California, sta puntando a rafforzare la sua posizione nel settore della difesa, fornendo soluzioni capaci di garantire ripetibilità industriale, un fattore cruciale per applicazioni militari.
L’integrazione dell’alluminio CP1 nella libreria materiali di Velo3D rappresenta un passo importante per ampliare la gamma di leghe metalliche disponibili e renderle accessibili ad applicazioni con requisiti elevati di performance.
Prospettive di sviluppo
Dopo la prima fase di validazione, il progetto prevede:
- test di fatica a lungo termine;
- prove in condizioni ambientali estreme (temperature, umidità, sollecitazioni meccaniche);
- analisi di compatibilità con altri processi produttivi.
Se i risultati confermeranno le prestazioni attese, l’alluminio CP1 potrà essere reso disponibile non solo al settore militare, ma anche a mercati civili strategici come l’aerospazio commerciale, l’automotive sportivo e l’energia.
Scheda rapida del progetto
| Voce | Dettaglio |
|---|---|
| Progetto | Sviluppo lega in alluminio CP1 per additive manufacturing |
| Ente proponente | U.S. Army Research Laboratory – DEVCOM |
| Partner industriale | Velo3D (California, USA) |
| Tecnologia | LPBF – Laser Powder Bed Fusion |
| Materiale | Alluminio CP1 |
| Obiettivi | Componenti leggeri, resistenti e ripetibili per applicazioni militari e aerospaziali |
| Applicazioni | Veicoli militari, droni, strutture portanti, aviazione tattica |
| Stato del progetto | Fase di test e validazione |
Tabella comparativa tra CP1 e leghe di alluminio diffuse nella stampa 3D
| Caratteristica | Alluminio CP1 (Velo3D) | AlSi10Mg | Al 6061 | Al 7075 |
|---|---|---|---|---|
| Composizione | Lega sviluppata ad hoc, base alluminio ad alta purezza | Lega alluminio-silicio-magnesio (≈10% Si) | Alluminio-magnesio-silicio | Alluminio-zinco-magnesio-rame |
| Stampabilità LPBF | Alta, ottimizzata per ridurre cracking | Buona, tra le più usate in AM | Critica: problemi di hot cracking | Molto difficile da stampare, alta tendenza a cricche |
| Resistenza meccanica | Elevata, superiore a AlSi10Mg | Media, 320–340 MPa | Buona, ma calo di proprietà con LPBF | Molto alta, ma difficile da raggiungere in AM |
| Allungamento a rottura | Migliore rispetto a 6061 e 7075 in AM | 8–12% | 5–8% | 3–5% |
| Stabilità termica | Buona, con resistenza al creep migliorata | Limitata, degrada sopra i 250 °C | Scarsa oltre 200 °C | Critica sopra i 150 °C |
| Applicazioni principali | Difesa, aerospazio militare, droni, veicoli leggeri | Automotive, prototipazione, applicazioni generiche | Automotive, macchine utensili, parti strutturali | Aerospazio tradizionale, componenti ad alta resistenza |
| Disponibilità commerciale | In validazione, non ancora diffusa | Ampiamente disponibile in polveri AM | Disponibilità limitata per AM | Quasi assente in AM, usata più in tradizionale |
| Punti di forza | Stampabilità, resistenza, duttilità, riduzione difetti | Facile da processare, costo contenuto | Buona saldabilità tradizionale | Prestazioni top in tradizionale |
| Criticità | Ancora in validazione, costo previsto elevato | Proprietà meccaniche inferiori a 7075 | Difficoltà in AM, prestazioni ridotte | Poco adatta all’AM per cracking |
6061 e 7075 sono eccellenti in produzione convenzionale, ma problematiche in additive per via della propensione al cracking e alla bassa stabilità termica.
L’alluminio CP1 nasce per superare i limiti delle leghe convenzionali (6061 e 7075) in additive manufacturing, combinando resistenza elevata e migliore duttilità con una stampabilità ottimizzata per LPBF.
Le leghe tradizionali come AlSi10Mg restano diffuse per il loro costo contenuto e facilità di lavorazione, ma non raggiungono le prestazioni richieste in ambito militare e aerospaziale.
