La manifattura additiva rappresenta oggi uno dei principali fattori abilitanti della Twin Transition, integrando innovazione digitale e sostenibilità ambientale nei processi industriali. In questo scenario si sviluppa il progetto “Wasteless”, promosso da MICS - Made in Italy Circolare e Sostenibile, il Partenariato Esteso finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca con fondi PNRR: un’iniziativa di ricerca che trasforma l’Additive Manufacturing (AM) con l’obiettivo di rendere il processo di lavorazione più intelligente, efficiente e orientato alla riduzione degli sprechi.

Sotto la guida del Politecnico di Milano, con il coordinamento della Professoressa Bianca Maria Colosimo e dell’Ingegnere Matteo Bugatti,“Wasteless” coinvolge altre tre importanti istituzioni accademiche come Politecnico di Bari, Università degli Studi di Napoli Federico II, Università degli Studi di Padova e cinque partner industriali italiani: Brembo, Camozzi Group, Prima Additive, Leonardo, Thales Alenia Space Italia. Questa solida collaborazione tra pubblico e privato permette di affrontare in modo integrato e sistemico le principali criticità della manifattura additiva, favorendone una più rapida adozione in contesti industriali ad alta complessità tecnologica.

Un team di più di 20 ricercatrici e ricercatori ha progettato una nuova generazione di piattaforme di Additive Manufacturing avanzate, autonome e intelligenti, capaci di ridurre del 30% le imperfezioni nella produzione di componenti stampati in 3D, aumentando qualità e affidabilità e promuovendo una manifattura a zero sprechi.

Con questo scopo il sistema “Wasteless” integra soluzioni innovative di sensoristica per la misurazione in-situ e in-line delle firme di processo con tecniche di big data mining, machine learning e intelligenza artificiale, inaugurando un nuovo paradigma di manifattura additiva basato su apprendimento autonomo e capacità predittive. Queste tecnologie consentono il monitoraggio del processo in tempo reale, la prevenzione e rilevazione dei difetti tramite autoapprendimento e controllo adattivo, nonché l’attuazione automatica di azioni correttive durante la produzione, ottimizzando al contempo le fasi di post-processing.

“La convergenza tra Intelligenza Artificiale e manifattura rappresenta un fattore di discontinuità cruciale per il sistema industriale italiano ed europeo. Il paradigma della Physical AI, l’integrazione dell’IA nei processi produttivi, nelle macchine e nei materiali, sta trasformando il modo in cui progettiamo, produciamo e gestiamo il ciclo di vita dei prodotti, rafforzando la capacità di innovazione delle nostre filiere manifatturiere.  L’esperienza del progetto Wasteless dimostra come la produzione additiva abilitata dall’IA possa generare modelli produttivi scalabili ed efficienti nell’uso delle risorse, riducendo tempi di sviluppo, sprechi di materiali ed energia e aumentando la flessibilità delle catene del valore. In una prospettiva 2050, l’adozione sistemica di questa convergenza costituisce un asset strategico per accrescere competitività, resilienza e sostenibilità del manifatturiero italiano ed europeo, contribuendo a consolidare l’autonomia tecnologica dell’Unione in un contesto globale di crescente competizione industriale”, afferma Bianca Maria Colosimo, Professoressa del Politecnico di Milano e Presidente del Comitato Tecnico Scientifico di MICS-Made in Italy Circolare e Sostenibile.

Parallelamente “Wasteless” si concentra sulla progettazione e produzione di geometrie complesse tipiche dell’Additive Manufacturing, come strutture reticolari ultraleggere e componenti realizzati senza supporti, pensate per le esigenze dell’industria aerospaziale. L’obiettivo è rendere possibile una lavorazione “first-time-right”, riducendo scarti e rework e migliorando la conformità e la qualità superficiale dei manufatti. Grazie a questo approccio, l’80% delle parti viene realizzato senza difetti al primo tentativo, incrementando la produttività complessiva del 30% e riducendo del 40% il materiale e l’energia necessari per produrre ogni componente, migliorando così l’efficienza complessiva del processo di produzione. 

Un ulteriore ambito di ricerca riguarda l’ottimizzazione dell’intera catena di processo per migliorare la finitura superficiale e l’integrità strutturale di componenti meccanici ad alte prestazioni realizzati in leghe di alluminio e titanio. “Wasteless” sperimenta trattamenti termici d’avanguardia, modelli e test di fatica di nuova generazione e l’esplorazione di operazioni di finitura sostenibili, come quelle basate sul raffreddamento criogenico, con l’obiettivo di incrementare la resistenza a fatica e alla corrosione.