Il progetto UE InShaPe potenzia la produzione additiva di metalli con una svolta in termini di efficienza, economicità e sostenibilità

____ KRAILLING, GERMANIA, 24 luglio 2025

 

Produttività aumentata di sei volte, costi di produzione dimezzati, consumo energetico e spreco di materiale notevolmente ridotti, qualità dei componenti migliorata: il progetto di ricerca InShaPe, finanziato dall’UE, ha pubblicato dati impressionanti. Negli ultimi tre anni, il consorzio ha sviluppato un nuovo approccio di ottimizzazione dei processi che combina l’ beam shaping , basata sull’intelligenza artificiale, con l’imaging multispettrale (MSI) nel processo di produzione additiva mediante fusione a letto di polvere di metalli con tecnologia laser (PBF-LB/M). L’obiettivo del progetto era migliorare in modo significativo l’efficienza, la fattibilità economica e la sostenibilità di questo processo di produzione. I partner del progetto hanno testato con successo queste innovazioni in cinque complessi dimostratori industriali nei settori aerospaziale, energetico e dell’ingegneria meccanica. La cattedra di Produzione Additiva Basata sul Laser dell’Università Tecnica di Monaco (TUM) ha coordinato il progetto, collaborando con altri dieci partner provenienti da otto paesi. Finanziato dall’Unione Europea, InShaPe ha ricevuto 7,2 milioni di euro dal programma quadro «Orizzonte Europa».

Il metodo di produzione additiva (AM) noto come fusione a letto di polvere di metalli basata su laser è ormai una tecnologia fondamentale per la produzione di componenti metallici complessi. Tuttavia, i profili rigidi del raggio laser e un monitoraggio insufficiente del processo causano spesso problemi durante la fusione, con il rischio di provocare difetti nei materiali e di interrompere la produzione. Ciò comporta sprechi e un maggiore consumo energetico, facendo lievitare i costi di produzione e rallentando il processo produttivo. Il consorzio alla base del progetto UE InShaPe ha affrontato queste sfide e ha studiato un nuovo approccio che combina l’ beam shaping , basato sull’intelligenza artificiale, e l’imaging multispettrale.

Sestuplicare la produttività: il nuovo processo produttivo eccelle nella pratica

I partner del progetto InShaPe hanno apportato significativi miglioramenti della produttività al processo PBF-LB/M. In una serie di applicazioni industriali, hanno ottenuto incrementi di produttività superiori al 600% (6,2 x), compresi tassi di produzione fino a 93,3 cm³/h in componenti che utilizzano Inconel 7181. Il tasso di produzione iniziale era di 15 cm³/h. Allo stesso tempo, il consorzio ha ridotto i costi del 50%, raggiungendo un importante obiettivo del progetto.

I partner del progetto hanno dimostrato l’innovazione rappresentata dall’ beam shaping e e dall’imaging multispettrale (MSI) in cinque applicazioni industriali: una girante per il settore aerospaziale (Inconel 718), un componente di una turbina a gas industriale (Inconel 718), una parte di una camera di combustione utilizzata in ambito spaziale (CuCrNb), una testata del motore di una motosega (AlSi10Mg) e componenti per antenne satellitari utilizzate nelle comunicazioni spaziali.

 

1 L'Inconel 718 è una superlega a base di nichel-cromo le cui caratteristiche sono l'elevata resistenza e la resistenza alla corrosione e al calore. Viene spesso utilizzato per componenti esposti a temperature e pressioni elevate o ad ambienti corrosivi, come quelli delle applicazioni aerospaziali.

 

Dimostratore InShaPe in fase iniziale (materiale: IN718) © Frederik Watzka

beam shaping , basato sull'intelligenza artificiale, in combinazione con l'imaging multispettrale

Le tecnologie intelligenti di " beam shaping " e di imaging multispettrale operano in stretta sinergia per migliorare notevolmente il processo di produzione additiva. Il profilo del raggio laser viene adattato specificamente al componente, alla sua geometria e al materiale di cui è costituito. Ciò migliora la qualità del componente e accelera la lavorazione, evitando problemi quali fessurazioni, spruzzi e condensa che altrimenti comporterebbero la necessità di rilavorazioni e/o la produzione di scarti. I ricercatori di InShaPe hanno scoperto che un profilo del raggio a forma di anello – in combinazione con strategie di scansione ottimizzate – funziona particolarmente bene per una vasta gamma di applicazioni. Anziché utilizzare un raggio gaussiano, hanno modulato il raggio per distribuirne l’intensità in un profilo a forma di anello, in modo da generare il bagno di fusione. Ciò produce una zona di fusione più stabile e una lavorazione del materiale più uniforme.

In parallelo, il nuovo sistema di imaging multispettrale acquisisce segnali in vari intervalli di lunghezza d'onda e monitora il processo PBF-LB/M in tempo reale. In questo modo, è possibile rilevare tempestivamente i cambiamenti termici nel bagno di fusione. I dati registrati confluiscono direttamente nella gestione del processo. I difetti che in precedenza bloccavano la produzione o richiedevano la rilavorazione dei pezzi possono ora essere corretti, consentendo al processo di continuare senza grandi ritardi.

Parte di turbina a gas industriale per il settore energetico (materiale: IN718) © Frederik Watzka

Introduzione industriale pionieristica per la produzione in serie

In sintesi, questo approccio innovativo rappresenta un importante passo avanti verso la produzione industriale in serie con la tecnologia PBF-LB/M. La combinazione dell’ beam shaping e intelligente e del controllo di processo MSI garantisce una fusione più stabile, riducendo una fonte di difetti e assicurando un utilizzo mirato dell’energia, con un minore consumo di risorse. Di conseguenza, è possibile produrre componenti metallici complessi in modo più rapido, a costi inferiori e in modo più sostenibile, migliorando al contempo la qualità e aumentando significativamente la produttività. InShaPe apre così la strada a una più rapida introduzione industriale dell’ beam shaping , basata sull’intelligenza artificiale, e del controllo di processo MSI, rafforzando il progresso tecnologico nella produzione additiva (AM), in particolare nei settori aerospaziale, energetico e automobilistico. «L’interesse accademico e industriale per il nostro lavoro è molto elevato. Siamo lieti che questa tecnologia venga presto utilizzata nei sistemi industriali e favorisca progressi nel controllo dei processi, nella garanzia della qualità e nelle capacità applicative in una vasta gamma di settori», ha commentato la coordinatrice di InShaPe, la prof.ssa Katrin Wudy della Scuola di Ingegneria e Design dell’Università Tecnica di Monaco di Baviera.

Dispositivi di combustione per applicazioni spaziali (materiale: CuCrNb) © Frederik Watzka

Informazioni sul progetto UE InShaPe

Finanziato dall'Unione Europea, il progetto InShaPe è stato lanciato nel giugno 2022. Alla fine di maggio 2025, aveva ricevuto 7,2 milioni di euro di finanziamenti da Horizon Europe, il programma quadro dell'UE per la ricerca e l'innovazione. L'obiettivo del progetto era migliorare l'efficienza, la fattibilità economica e la sostenibilità della fusione a letto di polvere di metalli basata sul laser e trasformarla in una tecnologia di produzione commercialmente diffusa. Il progetto è stato portato avanti dall'Università Tecnica di Monaco di Baviera con altri dieci partner provenienti da Germania, Francia, Israele, Italia, Paesi Bassi, Svezia, Slovenia e Spagna. Il progetto è stato gestito dalla professoressa Katrin Wudy, responsabile della cattedra di fabbricazione additiva basata sul laser presso l'Università Tecnica di Monaco.

Girante per applicazioni spaziali (materiale: IN718) © Frederik Watzka

Downloads

Profilo InShaPe

 

Nome del progetto: InShaPe (Accordo di sovvenzione n. 101058523) – Produzione additiva sostenibile attraverso l’uso di materiali innovativi beam shaping e il monitoraggio dei processi
Durata: 06/2022 – 05/2025
Coordinamento: Università Tecnica di Monaco, Germania
Partner del progetto:
Aenium Engineering, Spagna
AMEXCI, Svezia
Bavarian Research Alliance GmbH, Germania
Gruppo BEAMIT, Italia
Università Tecnica di Eindhoven, Paesi Bassi
EOS GmbH Electro Optical Systems,Germania
IMT, Istituto dei Metalli e della Tecnologia, Slovenia
Oerlikon AM Europe GmbH, Germania
SILIOS Technologies, Francia
Technion – Istituto di Tecnologia di Israele, Israele

Coordinatore del progetto: Prof. Dr-Ing. Katrin Wudy, Università Tecnica di Monaco
Programma: Horizon Europe
Importo totale del finanziamento: 7,2 milioni di euro
Finanziamento: Unione Europea

Questo progetto è stato finanziato dal programma di ricerca e innovazione Horizon Europe dell'Unione Europea con l'accordo di sovvenzione n. 101058523. I punti di vista e le opinioni espresse sono tuttavia esclusivamente quelli dell'autore o degli autori e non riflettono necessariamente quelli dell'Unione Europea. Né l'Unione Europea né l'autorità concedente possono essere ritenute responsabili.

Contatto con la stampa:
Coordinatore del progetto:
Prof. Dr.-Ing. Katrin Wudy
Scuola di Ingegneria e Design della TUM
Cattedra di Fabbricazione Additiva a base laser
Università Tecnica di Monaco
Tel: +49 (89) 289 - 55320
E-mail: katrin.wudy@tum.de
www.mec.ed.tum.de/en/lbam/home/

Informazioni su EOS

 

EOS fornisce soluzioni di produzione responsabile tramite tecnologie di stampa 3D industriale a organizzazioni di tutto il mondo. Dal 1989, EOS ha plasmato il futuro della produzione consentendo ai suoi clienti di innovare e differenziarsi grazie a una guida esperta, alla tecnologia e ai servizi, sfruttando le sue partnership end-to-end nel settore della produzione additiva (AM). Dalla strategia alla formazione, fino alla produzione, EOS è il partner leader a livello mondiale per le soluzioni AM sia in metallo che in polimero, accelerando il time-to-market per i suoi clienti attraverso efficienze produttive di alta qualità e soluzioni sostenibili.

Materiale grafico: EOS Press Center - Media Kit

Contatto EOS:
Jenna Phillips
Marketing Communications Specialist
+1 248.231.8089
Jenna.Phillips@eos-na.com