La spina dorsale silenziosa: come la produzione additiva sta dando nuova energia alle reti elettriche mondiali

1 APRILE 2026 | Tempo di lettura: 4 min

 

Il panorama energetico mondiale si basa su un concetto noto come «fattore di capacità». Questo indicatore misura la produzione energetica effettiva di una centrale rispetto al suo potenziale massimo teorico. Negli Stati Uniti, l'energia nucleare rappresenta il pilastro indiscusso della rete elettrica, con un fattore di capacità che raggiunge l'incredibile cifra del 93%. Per contestualizzare il dato, il gas naturale si attesta intorno al 57%, mentre l'eolico e il solare oscillano tra il 25% e il 35%.

Mentre il settore nucleare lotta per colmare quel divario dell'ultimo 1% in termini di affidabilità, l'industria petrolifera e del gas deve affrontare una sfida ben diversa: l'imposta sulle scorte. Aziende come ExxonMobil spendono miliardi di dollari per mantenere scorte fisiche di pezzi di ricambio nei magazzini di tutto il mondo. Spesso, il 40% di questi componenti, come le giranti delle pompe, non viene mai utilizzato. Si limitano a raccogliere polvere e a pagare le tasse finché non diventano obsoleti.

Oggi, la produzione additiva (AM) offre soluzioni a entrambe queste sfide, trasformando quella che era una novità nel campo della prototipazione in un'infrastruttura fondamentale per la sicurezza energetica globale.

 

Alla ricerca dell'ultimo 1%

Nel settore nucleare, il concetto di "sufficientemente buono" non esiste. Westinghouse Nuclear utilizza la produzione additiva (AM) per ridurre al minimo quei brevissimi tempi di inattività che distinguono un impianto altamente performante da uno perfetto. Adam Travis, responsabile del programma globale di AM presso Westinghouse, sostiene una filosofia che definisce "Design for Purpose". Egli sostiene che gli ingegneri dovrebbero abbandonare la mentalità restrittiva del Design for Additive Manufacturing (DfAM). Dovrebbero invece utilizzare la produzione additiva per realizzare l'obiettivo funzionale finale di un componente senza il fardello dei vincoli della produzione tradizionale.

Uno degli obiettivi principali di questa filosofia è il problema delle "fughe". Le fughe si verificano quando minuscoli detriti presenti nel circuito di raffreddamento consumano una barra di combustibile, esponendo le pastiglie di uranio. Basta un singolo filo metallico di 5 mm per causare un guasto di questo tipo. Tradizionalmente, filtri migliori comportavano una maggiore "caduta di pressione", che riduceva l'efficienza complessiva dell'impianto. Tuttavia, Westinghouse ha sviluppato il filtro Stronghold AM per i reattori ad acqua bollente. Utilizzando la tecnologia AM per creare canali di flusso interni complessi e tortuosi, hanno ottenuto una filtrazione al 100% dei detriti di 5 mm, mantenendo la stessa caduta di pressione dei modelli precedenti, meno efficaci.

 

Comprendere l'approccio "Design for Purpose"

Questo approccio basato sul "Design for Purpose" ha portato alla realizzazione dell'ugello inferiore prodotto con tecnologia additiva (AMBN) per i reattori ad acqua pressurizzata. Questo componente di sicurezza è caratterizzato da una sofisticata rete 3D che è 13 volte più efficiente nel trattenere i detriti rispetto al suo predecessore.

Questa innovazione ha portato l'efficienza di filtraggio dei detriti dal 65% a un incredibile 96%. Questi componenti non sono solo complessi, ma sono anche "legati alla sicurezza", una classificazione nel settore nucleare rigorosa quanto quella dei componenti "critici per il volo" nel settore aerospaziale.

 

Il magazzino digitale

Mentre Westinghouse si concentra sulla fluidodinamica, ExxonMobil sta ridefinendo la catena di approvvigionamento attraverso la sua rete di approvvigionamento digitale. Christopher Beeson, responsabile della produzione additiva per l'area di Baton Rouge di ExxonMobil, supervisiona un imponente cambiamento strategico. Exxon ha trasferito la produzione additiva dai laboratori aziendali centralizzati di Houston e del New Jersey direttamente ai siti operativi. Questa transizione considera la produzione additiva come una tecnologia matura e pronta all'uso, piuttosto che come un progetto di ricerca.

L'obiettivo è eliminare i costi legati alla gestione fisica delle scorte creando un "magazzino digitale". Exxon partecipa a Field Node, un cloud collaborativo di settore in cui concorrenti come Shell e ConocoPhillips condividono modelli 3D non protetti da diritti di proprietà intellettuale. Se una voluta di una pompa si guasta in un sito Exxon e Shell ha già scansionato e certificato quel modello, Exxon può accedere al file e stamparlo immediatamente. Questa cooperazione evita mesi di reverse engineering e aggira i tempi di consegna di 12 mesi tipici delle fusioni tradizionali.

 

L'efficacia dei passaporti digitali

A tal fine, il settore sta adottando i "passaporti digitali" tramite l'Associazione internazionale dei produttori di petrolio e gas (IOGP). Questi passaporti utilizzano i livelli di preparazione digitale (DRL) per garantire che un file contenga tutte le informazioni necessarie al fornitore, dalla durezza dei materiali alle specifiche relative alla finitura superficiale.

Beeson sottolinea che l'obiettivo è quello di ottenere un preventivo con un semplice clic, trasformando anni di ritardi nella catena di approvvigionamento in poche settimane di esecuzione digitale.

 

Oltre la prototipazione: traguardi concreti

Il ruolo della produzione additiva (AM) nel settore nucleare ha raggiunto una pietra miliare dal punto di vista geopolitico nel 2023. La maggior parte dei reattori dell'Europa orientale, noti come reattori VVER, dipendeva originariamente dalle forniture di combustibile russo. A seguito dell'invasione dell'Ucraina nel 2022, Westinghouse ha utilizzato la produzione additiva per sviluppare e certificare piastre di distribuzione del combustibile di provenienza occidentale in soli 18 mesi.

Questo progetto ha dimostrato che la produzione additiva (AM) può superare la lavorazione tradizionale in termini di costi e prestazioni. Westinghouse ha riunito nove componenti in due pezzi monolitici, eliminando le saldature e aumentando la resistenza strutturale. Nel 2024, l'azienda ha festeggiato la produzione del millesimo componente AM destinato alla sicurezza realizzato nell'ambito di questo progetto. Ciò rappresenta una vera e propria produzione in serie in uno dei settori più regolamentati al mondo.

ExxonMobil registra risultati simili anche su scala più ridotta, nel settore delle materie prime. Beeson cita in particolare un componente lavorato che tradizionalmente costa 540 dollari, poiché richiede l’assemblaggio di quattro elementi filettati. Utilizzando la produzione additiva (AM) per stampare il componente come un unico pezzo in serie, il costo è sceso a 196 dollari. Che si tratti di stabilizzare una rete elettrica nazionale o di risparmiare 344 dollari su un singolo componente di una valvola, i vantaggi economici della produzione additiva sono ormai innegabili.

 

La prossima frontiera

Il percorso dell'AM nel settore energetico sta accelerando. ExxonMobil sta passando dalla scansione 3D dei compressori tradizionali costruiti negli anni '30 all'implementazione di tecnologie avanzate come la produzione additiva ad arco con filo (WAAM) per componenti di grandi dimensioni. Questi ricambi in ghisa alti 1,5 metri hanno ora tempi di consegna di poche settimane anziché di anni.

Nel frattempo, Westinghouse punta lo sguardo verso le stelle. L'azienda sta mettendo a frutto il proprio decennio di esperienza nella produzione additiva (AM) per lo sviluppo del microreattore eVinci e del reattore modulare di piccole dimensioni AP300. Ma forse l'aspetto più entusiasmante è la collaborazione con la NASA per la realizzazione di un sistema di alimentazione a fissione nucleare destinato alla Luna. Questo progetto coniuga l'ingegneria nucleare con il caso d'uso per eccellenza della produzione additiva: ridurre il peso per i viaggi spaziali garantendo al contempo un'infrastruttura energetica affidabile per un insediamento lunare.

 

Garantire il futuro: la produzione additiva come strumento fondamentale per la sicurezza nel settore energetico globale

L'era in cui la stampa 3D veniva utilizzata solo "per divertimento o per realizzare oggettini" è finita. Come dimostrano Beeson e Travis, la produzione additiva (AM) è diventata uno strumento maturo e fondamentale per la sicurezza, in grado di garantire la sicurezza energetica globale. Dalle raffinerie sotterranee di Baton Rouge ai potenziali avamposti sulla superficie lunare, la produzione additiva offre una rapidità, una libertà progettuale e un'affidabilità che la produzione tradizionale non può eguagliare.

Non si tratta più semplicemente di chiedersi se il settore energetico adotterà la produzione additiva; ora la questione è quanto velocemente i leader del settore riusciranno a diffonderla su larga scala per soddisfare la crescente domanda mondiale di energia stabile e a basse emissioni di carbonio. EOS è pronta a sostenere questa transizione. Il nostro team collabora con operatori e produttori OEM per industrializzare la produzione additiva in applicazioni critiche per la sicurezza nei settori nucleare, petrolifero e del gas.

Contattateci per discutere di soluzioni chiavi in mano di produzione additiva in grado di garantire una qualità certificata, una logistica ottimizzata e l'affidabilità di cui le vostre infrastrutture energetiche hanno bisogno.

 

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