Nel contesto estremamente regolamentato dell’industria spaziale, ogni grammo conta, ogni secondo di produzione è prezioso e ogni componente deve garantire prestazioni impeccabili in condizioni estreme. Roboze si pone come partner strategico per aziende aerospaziali e contractor governativi, offrendo soluzioni di manifattura additiva capaci di superare i principali pain point del settore: massa, tempi di ciclo, qualificazione dei materiali e affidabilità strutturale.

Riduzione di massa e ottimizzazione del payload

L’uso di materiali avanzati come il Carbon PEEK consente di ridurre fino al 60 % la massa di un componente rispetto alle leghe metalliche tradizionali, senza comprometterne la resistenza meccanica e termica. Questa drastica alleggerimento incrementa la capacità di carico utile dei veicoli spaziali, massimizzando l’efficienza delle missioni e riducendo i costi di lancio.

Il Carbon PEEK (Polyetheretherketone rinforzato con fibre di carbonio) è un polimero semicristallino ad alte prestazioni, con una densità di circa 1,4 g/cm³, ben al di sotto delle leghe di alluminio (2,7 g/cm³) o titanio (4,5 g/cm³). Grazie alla matrice termoplastica caricata con fibre di carbonio, offre un rapporto resistenza-peso superiore, stabilità termica fino a 280 °C e ottima resistenza alle radiazioni ionizzanti.

In un settore in cui 1 kg in più a bordo di un vettore costa mediamente 1 500 USD/kg in orbitale bassa (LEO)¹, l’alleggerimento di un componente del 60 % rispetto a un equivalente metallico si traduce in decine di migliaia di dollari di risparmio sul solo launch cost. Inoltre, mentre la fresatura tradizionale scarta fino al 40 % di materiale, la produzione additiva con Carbon PEEK genera praticamente zero scarti, riducendo tempi e costi di materia prima.

Questa ottimizzazione di massa non solo massimizza la capacità di carico utile, consentendo di aggiungere payload scientifici, sistemi di comunicazione o propellente extra, ma abbatte i costi diretti di lancio e accelera le tempistiche di preparazione pre-flight.

Tempi di sviluppo e produzione compressi

La soluzione Roboze accorcia in modo drastico il time-to-flight di componenti spaziali. La camera di stampa riscaldata fino a 180 °C non solo mantiene l’ambiente di deposizione ottimale, ma è programmata per eseguire autonomamente la fase di annealing durante il raffreddamento controllato: a fine stampa la macchina scende gradualmente di temperatura seguendo un profilo predefinito che elimina residual stresses e cristallizza il materiale, senza alcun intervento esterno.

La rimozione dei supporti si riduce a un semplice sgancio manuale o, se necessario, a un rapido passaggio di finitura con lavorazioni meccaniche tradizionali. Grazie a queste caratteristiche, un componente passa dal file CAD al pezzo pronto per i test in meno di 7 giorni, contro le 4–6 settimane dei processi convenzionali.

A completare il workflow, la nostra piattaforma integra:

·       Monitoraggio in tempo reale dei parametri di stampa e del profilo termico, per garantire ripetibilità batch-to-batch anche in siti produttivi differenti;

·       Roboze SlizeR, un motore di slicing avanzato basato su un database proprietario di dati raccolti in anni di esperienza nella produzione additiva di materiali ad alte prestazioni. Il risultato è un G-code “ready to go” senza interventi manuali di tuning;

·       Manutenzione predittiva della macchina, con alert automatici basati su apprendimento dei dati di utilizzo, per assicurare massima uptime.

Questo approccio elimina colli di bottiglia nella supply chain, abilita roll-out on-demand di parti altamente tecniche in impianti decentralizzati e moltiplica le iterazioni di design, portando velocemente prototipi e pre-serie in orbita.

Qualificazione e performance dei materiali

La manifattura additiva per applicazioni spaziali richiede materiali in grado di soddisfare le stringenti normative di outgassing imposte da ESA e NASA. I parametri chiave sono:

• TML (Total Mass Loss): perdita totale di massa per evaporazione

• RML (Recovered Mass Loss): massa effettivamente evaporata, esclusa l’umidità

• CVCM (Collected Volatile Condensable Materials): frazione di composti condensabili che possono depositarsi su superfici fredde

Secondo i limiti NASA, un materiale è conforme se TML ≤ 1,0 % e CVCM ≤ 0,1 %. Nei nostri test condotti secondo lo standard ASTM E595, recepito da ESA e ampiamente utilizzato in campo aerospaziale, il Carbon PEEK Roboze ha mostrato valori eccezionali.

Per approfondire il setup sperimentale, i risultati per ogni orientamento di stampa e il confronto diretto con le soglie NASA, scarica il white paper tecnico di Roboze sul Carbon PEEK. Potrai consultare nel dettaglio metodologia, dati e implicazioni per ambienti a contaminazione controllata.

Libertà geometrica e integrazione funzionale

Uno dei vantaggi più rivoluzionari della manifattura additiva è la capacità di creare geometrie impossibili da realizzare con tecniche sottrattive. Nel settore spaziale, questa libertà si traduce in funzioni multiple nello stesso corpo componente, eliminando giunzioni, giunti meccanici e tubazioni esterne che rappresentano possibili punti di guasto o di contaminazione.

Questa integrazione funzionale non è solo un esercizio di design estetico: ogni riduzione di interfaccia meccanica significa un singolo materiale da qualificare anziché più giunti con tolleranze diverse, semplificando la documentazione per i processi di certificazione NASA ed ECSS. In un ambiente dove la tracciabilità di ogni lotto di materiale, dalla stampa fino al volo, è vincolante per la sicurezza della missione, consolidare funzioni in un unico corpo stampato significa ottenere conformità più rapide, catene di custodia più chiare e, in ultima analisi, veicoli spaziali più affidabili.

Perché scegliere Roboze

Roboze non offre solo una stampante 3D: è una piattaforma integrata di materiali, hardware e servizi di ingegneria per rispondere alle esigenze del settore spaziale più esigente. Dalla qualificazione dei materiali  fino alla produzione on-demand, forniamo un workflow certificabile e scalabile, riducendo rischi e tempi di go-to-space.

Richiedi oggi una valutazione di fattibilità: contatta il nostro team di ingegneria per validare le proprietà meccaniche e termiche del Carbon PEEK sul tuo componente critico, e scopri come integrare subito la manifattura additiva Roboze nel tuo workflow spaziale.

Note:

1 Fonte: McKinsey & Company, The future of space launch costs, 2023