#Startup3D: AM3L utilizza la stampa 3D metallica per creare architetture porose ad alte prestazioni

Concludiamo quest’anno con una startup francese che arriva direttamente dal CEA: si tratta di AM3L, azienda specializzata in metamateriali porosi realizzati con stampa 3D in metallo. Il suo obiettivo è produrre, attraverso la produzione additiva, strutture che presentino un’architettura personalizzata, completamente controllata e verificata. Attualmente l’azienda offre due prodotti di punta: ammortizzatori e filtri funzionali. Utilizza la produzione additiva metallica per controllare la porosità di ogni pezzo e sfruttare così il vuoto controllato all’interno di ogni componente. Non si tratta di guardare la densità ma l’aspetto poroso della struttura. Pertanto, AM3L è in grado di giocare sull’architettura interna su scala millimetrica o sub-millimetrica e di offrire diverse funzionalità sullo stesso pezzo: rigidità, rinforzo, flessibilità, ecc. Abbiamo incontrato il suo co-fondatore e direttore tecnico, Timothée Delacroix per saperne di più sulle origini della startup, sulla sua vita quotidiana e sulle sue ambizioni.

3DN: Puoi presentarti e parlarci del tuo legame con la produzione additiva?

Sono Timothée Delacroix, co-fondatore e direttore tecnico di AM3L. Sono dottore-ingegnere nella produzione additiva e lavoro da quasi sette anni sulla fusione laser su letto di polvere, con diversi brevetti e pubblicazioni scientifiche su questa tecnologia. Ho scoperto la produzione additiva in metallo presso Safran, dove sono stato introdotto alle sfide industriali del processo. Ho poi svolto la mia tesi al CEA Paris-Saclay, contribuendo alla maturazione del processo e quindi allo sviluppo di materiali architettonici 3D. Con il mio socio Hicham Maskrot, cofondatore e Presidente di AM3L, abbiamo beneficiato del supporto del CEA per valorizzare il know-how del laboratorio da lui diretto e strutturare il progetto di creazione della startup. Abbiamo così potuto compiere il salto di maturità tra ricerca, dimostratori e soluzioni industriali.

A sinistra, Timothée Delacroix ; a destra, Hicham Maskrot

Oggi, con il nostro team, la produzione additiva è il nostro strumento di lavoro e operiamo a cavallo tra progettazione, materiale, processo e prestazioni funzionali. Tra questi, ci occupiamo di come regolare un materiale, della sua porosità e architettura interna per assorbire uno shock, di come filtrare un fluido o gestire un flusso termico.

3DN: Cos’è AM3L e perché avete fondata la società?

AM3L è uno spin-off di CEA Paris-Saclay creato nel 2023 con esperienza in metamateriali porosi realizzati con stampa 3D in metallo. Progettiamo e produciamo strutture metalliche architettoniche su misura per settori esigenti: nucleare, difesa, trasporti, energia, ecc.

Su impulso di Hicham, l’idea con AM3L è stata quella di trasformare il know-how del laboratorio in una struttura agile, in grado di partire da un’esigenza molto concreta e restituire un pezzo finito, funzionale, pronto da integrare in un dispositivo esistente. In un contesto in cui molti lavori nella produzione additiva metallica si concentravano soprattutto sull’ottenimento di pezzi il più densi possibile, abbiamo scelto di assumere il contrario e di sfruttare appieno il potenziale della porositià e delle architetture. La nostra missione può essere riassunta in questo modo: utilizzare il “vuoto controllato” all’interno delle parti metalliche come una vera leva di prestazioni, invece che considerarlo un difetto.

L’obiettivo non è solo dimostrare che è possibile, ma consegnare pezzi con un livello di prestazioni, ripetibilità e tracciabilità compatibile con le esigenze dei nostri settori. Per questo sfruttiamo l’esperienza che abbiamo maturato al CEA in materia di qualifica, test e certificazione, affinché questi metamateriali non rimangano dei dimostratori ma diventino delle vere e proprie soluzioni industriali. È ormai realtà con il nostro primo ammortizzatore di urti qualificato quest’anno dall’Autorità per la Sicurezza Nucleare.

AM3L produce delle strutture metalliche con architettura personalizzata

3DN: Che cos’è un materiale architettonico 3D?

Un materiale architettonico 3D è un materiale di cui si disegna e si controlla l’architettura interna in scala millimetrica o submillimetrica, invece di accontentarsi di un blocco “pieno” o di una porosità solo casuale. Concretamente, invece di avere un semplice cubo massiccio di metallo, lo sostituiamo in parte o totalmente con una rete di celle ripetute (lattice, strutture periodiche, TPMS, ecc.) di cui possiamo controllare i motivi, le dimensioni delle celle, lo spessore dei fili o delle pareti e la disposizione nel volume.

A materiale identico, si possono così ottenere comportamenti molto diversi: molto deformabile per assorbire un urto, molto permeabile con perdite di carico controllate per far circolare un fluido, o al contrario rigido e leggero per fungere da struttura o attrezzatura, e così via. Non è più solo la composizione del materiale che conta, ma il modo in cui si organizza il pieno e il vuoto nello spazio.

3DN: Perché abbiamo bisogno di questo tipo di materiale nella produzione additiva?

La produzione additiva è uno dei pochi processi che consente di realizzare realmente questo tipo di architetture interne, con un buon livello di padronanza sui materiali industriali. Se si stampano solo blocchi massicci, come quelli che avremmo potuto fresare o colare, si trascura il vero vantaggio della produzione additiva. Il vero senso della produzione additiva emerge proprio quando si sfrutta la sua capacità di controllare con precisione il pieno e il vuoto all’interno dei pezzi.

AM3L lavora su delle macchine a fusione laser su letto di polvere

L’interesse dei materiali architettonici 3D è anche quello di poter combinare più funzioni in un unico componente. Una zona può essere ottimizzata per la protezione, un’altra per far circolare un fluido o scambiare calore, una terza per apportare rigidità o riprendere sforzi meccanici. Giocando sull’architettura locale, si risponde a diverse sfide progettuali con un unico insieme, invece di impilare parti, interfacce e assemblaggi. Questo semplifica la meccanica, riduce le operazioni e i rischi e facilita la qualificazione dell’insieme, poiché si lavora su un solo materiale, un solo processo e un unico pezzo. Infine, consente di ottimizzare il compromesso prestazioni / massa / ingombro. In molti settori, ogni chilogrammo e ogni centimetro contano. I nostri metamateriali a volte permettono di fare meglio con meno materiale e meno spazio.

3DN: Con quali processi lavora AM3L?

Al momento stiamo lavorando solo sulla AM metallica e più precisamente sulla fusione laser su letto di polvere (LPBF), su macchine industriali Nikon slm Solutions, nostro partner. Oggi è il processo che offre il miglior compromesso tra risoluzione geometrica, proprietà meccaniche e ripetibilità per questo tipo di strutture. L’architettura software aperta di queste macchine consente di regolare con grande precisione quasi tutti i parametri di fabbricazione e di adattare il comportamento dei nostri metamateriali, anche dopo che la geometria CAD è stata definita.

3DN: Come controllate la qualità dei vostri materiali ?

Al momento stiamo lavorando solo sulla AM metallica e più precisamente sulla fusione laser su letto di polvere (LPBF), su macchine industriali Nikon slm Solutions, nostro partner. Oggi è il processo che offre il miglior compromesso tra risoluzione geometrica, proprietà meccaniche e ripetibilità per questo tipo di strutture. L’architettura software aperta di queste macchine consente di regolare con grande precisione quasi tutti i parametri di fabbricazione e di adattare il comportamento dei nostri metamateriali, anche dopo che la geometria CAD è stata definita.

3DN: Quali sono i progetti futuri di AM3L ?

Per quanto riguarda la parte di assorbimento di energia, l’obiettivo è capitalizzare i nostri primi casi qualificati ed estenderla ad altri mercati con esigenze di protezione simili, in particolare nei settori della difesa, ferroviario, aeronautico e spaziale. Esploriamo anche ammortizzatori “4D” in leghe a memoria di forma, con strutture sovrapponibili capaci di ritornare alla loro geometria dopo un urto e di funzionare su più cicli.

Sviluppiamo anche una nuova generazione di stampi porosi metallici per il packaging e i materiali biosostenibili. Tra queste, produciamo attrezzature architettoniche che migliorano l’aspirazione e lo scarico dei fluidi, limitano l’intasamento e mirano a rendere competitive soluzioni di imballaggio più sostenibili in sostituzione della plastica.

Infine, rafforziamo il nostro strumento digitale, strutturando il nostro database di design-processo-proprietà e strumenti di supporto alla scelta, per abbreviare il percorso tra un capitolato specifico e una soluzione di metamateriale metallico ottimale.

3DN: Un’ultima parola ai nostri lettori?

Se lavorate su sistemi in cui la sicurezza, la compattezza o le prestazioni energetiche sono questioni chiave, arriva un momento in cui “aggiungere materiale” non è più sufficiente. Interessarsi a come si organizza il vuoto all’interno delle parti può aprire spunti progettuali non contemplati con le soluzioni più tradizionali. Il nostro lavoro non è “fare AM” per principio, ma fornire parti metalliche architettoniche funzionali, qualificabili e che mantengano le loro promesse in condizioni reali. Se ti stai chiedendo se questo tipo di soluzione potrebbe avere senso nel tuo contesto, anche senza un’idea precisa della forma che potrebbe assumere, saremo lieti di discuterne! Puoi consultare il nostro sito QUI.

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*Crediti di tutte le foto: AM3L