ASSE DI FINANZIAMENTO
Programma ECOSISTER PNRR – MISSIONE 4 COMPONENTE 2, “Dalla ricerca all’imrpesa” INVESTIMENTO 1.5, “Creazione e rafforzamento di “Ecosistemi dell’innovazione” costruzione di “leader Territoriari di R&S” – Bando a Cascata per le imprese a valere sui fondi CUP B89I22000650001
DESCRIZIONE DEL PROGETTO
Il progetto ALTHERA – “ALM Techology and Processes for High perfoming components for aERospace and Automotive” è finalizzato alla dimostrazione della producibilità di strutture leggere ad alta conducibilità termica realizzate tramite additive manufacturing con leghe Inconel-CuPer, destinate allo sviluppo di sistemi complessi con elevate prestazioni di scambio termico, quali scambiatori passivi e semi-passivi, per applicazioni nei settori aerospaziale e automotive. Tra i possibili ambiti applicativi rientrano la dissipazione di elevati flussi di calore nei bordi d’attacco di velivoli suborbitali e spaziali, nonché il raffreddamento di celle fotovoltaiche a concentrazione. L’attività di ricerca si è concentrata sulla possibilità di realizzare, mediante processi avanzati di Selective Laser Melting, elementi strutturali caratterizzati da geometrie interne estremamente complesse, come canalizzazioni cave a sezione ridotta e pattern capillari, difficilmente ottenibili con le tecnologie manifatturiere tradizionali. Tali configurazioni consentono di integrare direttamente all’interno dei componenti veri e propri sistemi di scambio termico ispirati al principio degli heat pipes, aprendo la strada ad applicazioni finora non accessibili dal punto di vista tecnologico.
L’elemento di maggiore innovazione del progetto risiede nella combinazione tra nuove leghe ottenute per miscelazione allo stato solido e processi di manifattura additiva ottimizzati, in grado di generare componenti con elevata stabilità meccanica, notevole capacità di dissipazione termica e una significativa riduzione degli scarti produttivi. Ne deriva una tecnologia versatile e scalabile, pienamente coerente con gli obiettivi di sostenibilità e digitalizzazione dei processi industriali.
Dal punto di vista applicativo, ALTHERA ha affrontato problematiche di grande rilevanza industriale in comparti ad altissimo contenuto tecnologico. Una delle applicazioni più rappresentative riguarda la gestione dei flussi termici estremi nei bordi d’attacco di velivoli suborbitali e ipersonici, dove il riscaldamento aerodinamico genera carichi termici molto elevati che devono essere dissipati per salvaguardare l’integrità strutturale e le prestazioni aerodinamiche. Ulteriori ricadute applicative interessano l’automotive di alta gamma, in cui la rapida dissipazione del calore è essenziale per motori ad alte prestazioni, nonché il settore energetico, con particolare riferimento al raffreddamento di celle fotovoltaiche a concentrazione e ai sistemi termici per turbine geotermiche.
I risultati conseguiti hanno dimostrato la fattibilità della produzione di componenti con geometrie complesse e canali interni ad alta precisione, validati tramite prove meccaniche, termiche e di tenuta in condizioni operative simulate. Il progetto ha consentito di far evolvere la tecnologia da un livello iniziale di maturità tecnologica pari a TRL 4 fino a un livello prossimo a TRL 6–7, consolidando così le basi per una futura industrializzazione e per l’adozione, nei settori aerospaziale e automotive, di una nuova classe di materiali e componenti avanzati per la gestione del calore.
ATTIVITA’
Nel progetto ALTHERA, Proto Design ha ricoperto un ruolo centrale nelle attività di progettazione digitale e modellazione numerica dei dimostratori, contribuendo allo sviluppo della nuova classe di componenti ad alta conducibilità termica realizzati tramite additive manufacturing con leghe Inconel-Cu.
Le attività hanno preso avvio dall’analisi dei requisiti tecnici e funzionali dei prototipi, considerando le applicazioni ad alta complessità individuate dal progetto, in particolare i sistemi di raffreddamento basati su heat pipes integrati in componenti aerospaziali a forte criticità termica.
Sulla base di tali requisiti, Proto Design ha sviluppato i modelli tridimensionali dei provini e del dimostratore, definendo le geometrie interne dei canali di scambio termico e adattandole ai vincoli produttivi della tecnologia SLM. È stato quindi realizzato un articolato lavoro di modellazione CAD avanzata, accompagnato dalla costruzione dei modelli numerici necessari alle simulazioni strutturali e termiche, permettendo la valutazione della risposta dei componenti in condizioni operative estreme.
Parallelamente, il team Proto Design ha condotto le analisi FEM di verifica delle prestazioni meccaniche e termofluidodinamiche, studiando l’effetto delle geometrie interne, delle caratteristiche del materiale e delle condizioni di carico aerodinamico e termico. L’attività ha consentito di individuare le configurazioni ottimali dei canali capillari, valutare la distribuzione delle tensioni, stimare le temperature di parete e validare il comportamento funzionale dei prototipi prima della loro realizzazione fisica.
Completate le fasi di simulazione e validazione numerica, Proto Design ha fornito supporto tecnico alla progettazione esecutiva del dimostratore finale, contribuendo al trasferimento dei risultati delle analisi nel flusso di industrializzazione. Le geometrie definite, i risultati dei modelli e le indicazioni derivate dalle simulazioni sono stati integrati nel processo produttivo, supportando le attività di stampa additiva, post-processing e preparazione dei test funzionali.
PARTNER DI PROGETTO
Protodesign SRL – Sophia High Tech SRL – Trans-Tech SRL
STATO PROGETTO
Chiuso il 31/07/2025
