Materiali avanzati: così li usano le aziende manifatturiere. I casi Leonardo, Brembo, Breton, Ducati e… – Industria Italiana

Cosa fanno le aziende manifatturiere nel campo dei materiali avanzati? Ad esempio, Leonardo utilizza compositi, leghe e metamateriali per sviluppare tecnologie avanzate in sorveglianza, spazio e difesa. Michelin innova nel campo degli pneumatici, sviluppando materiali per ridurre resistenza al rotolamento, migliorare l’aderenza e aumentare la durata. Brembo punta su quelli leggeri e sostenibili per i sistemi frenanti, utilizzando dischi in carbonio e carboceramici e integrando sensori per un feedback in tempo reale. Ducati utilizza leghe leggere, titanio e magnesio per migliorare le prestazioni delle moto, impiegando tecniche di manifattura additiva per componenti resistenti. Breton sviluppa materiali come la Biorite per pietre artificiali e catalizzatori per celle a combustibile. Itt Italia crea pastiglie freno avanzate per veicoli elettrici, mentre Lafer ha di mira la realizzazione di rivestimenti per motori a idrogeno. Infine, Rivierasca ricicla compositi come fibra di vetro e carbonio, creando nuovi beni sostenibili per vari settori, tra cui automotive e l’eolico. È emerso nel corso dell’evento “Materiali avanzati: una sfida europea e nazionale”, organizzato dal Cluster Fabbrica Intelligente lo scorso 17 giugno, nell’ambito della parte pubblica della sua Assemblea. Cfi ha voluto riunire al Kilometro Rosso di Bergamo i principali attori istituzionali e industriali (italiani ed europei) in una mattinata di studio in materia.

Cfi è l’associazione che, attualmente presieduta dal fondatore di Cosberg Gianluigi Viscardi, riunisce dal 2012 tutti i portatori di interesse del manifatturiero avanzato in Italia: aziende, Regioni, associazioni, università ed enti di ricerca.

I materiali avanzati sono quelli che offrono prestazioni superiori rispetto ai tradizionali grazie a proprietà migliorate. Includono quelli compositi, multifunzionali e a memoria di forma, quelli sostenibili e per la stampa 3D, leghe metalliche, nanomateriali, e metamateriali. Sono utilizzati in vari settori, dall’aerospaziale e automobilistico all’elettronica, medicina, energia e costruzioni; e soprattutto sono strategici per la duplice transizione, quella digitale ed ecologica.

In particolare secondo Tullio Tolio, docente di manufacturing systems engineering al Politecnico di Milano, nonché presidente del Comitato Tecnico Scientifico di Cfi, «i materiali avanzati sono fondamentali per l’innovazione nella Fabbrica Intelligente, permettendo la creazione di prodotti con funzioni migliorate o completamente nuove. Richiedono lo sviluppo di nuovi processi e macchinari capaci di realizzarli in grandi quantità, rispondendo così alle esigenze del settore manifatturiero. La Fabbrica Intelligente si impegna inoltre nell’economia circolare, recuperando funzioni e materiali per rendere i processi produttivi più sostenibili ed economicamente vantaggiosi. Inoltre, i materiali avanzati possono essere sensorizzati, fornendo feedback in tempo reale e migliorando l’efficienza e la qualità dei prodotti».

Leonardo, compositi, leghe e metamateriali

«Per quanto riguarda gli advanced material, i settori di interesse per Leonardo sono principalmente l’energia e la mobilità. I materiali includono compositi (organici-inorganici, ceramici, naturali), metalli (leghe, polveri, shape memory), materiali combinati e multifunzionali, additive manufacturing, metamateriali, metasuperfici e materiali circolari» – dichiara Ciro Rocco Responsabile Innovazione Ricerca e Sviluppo e Progetti Leonardo.

Leonardo, gruppo industriale internazionale, opera nei settori dell’aerospazio, difesa e sicurezza con una presenza significativa in tutto il mondo. Con 53.566 dipendenti, di cui il 62% in Italia, Leonardo è attiva in 111 siti globali e ha una presenza commerciale in 150 paesi. Il gruppo vanta partecipazioni in aziende come Thales Alenia Space, Mbda e Telespazio. Guidata dal Ceo Roberto Cingolani, nel 2023 Leonardo ha generato ricavi per 15,3 miliardi di euro e ha ricevuto ordini per 17,9 miliardi di euro, con un portafoglio ordini totale di 39,5 miliardi. Gli investimenti in ricerca e sviluppo hanno rappresentato 2,2 miliardi di euro, con il 50% a supporto degli obiettivi di sviluppo sostenibile per il periodo 2023-2025. Inoltre, il 55% delle fonti di finanziamento di Leonardo è legato a parametri ESG (Environmental, Social, and Governance).

Leonardo suddivide la sua ricerca in due aree principali: civile e militare. La prima si concentra su sorveglianza aerea e marittima, tecnologie spaziali, riduzione degli impatti ambientali e cambiamento climatico, protezione delle infrastrutture critiche, nuove tecnologie per elicotteri e aeromobili regionali, gestione del traffico aereo e monitoraggio terrestre. La seconda si focalizza su superiorità informativa, sensori avanzati, cyber security, tecnologie spaziali, trasformazione digitale, resilienza energetica, materiali avanzati, difesa aerea e missilistica, combattimento terrestre e navale, warfare subacqueo, simulazione e addestramento. Leonardo è un leader nella ricerca europea sulla difesa, coinvolto in circa 50 progetti.

I processi di interesse includono la stampa 3D per metalli, plastiche e materiali compositi rinforzati, l’uso di materiali leggeri e processi economici, la fabbricazione e l’assemblaggio automatizzati, tecniche avanzate di controllo qualità, gestione dimensionale, tecnologie per il monitoraggio strutturale, unione di metalli e compositi, infusione di resine avanzate, stampaggio e modellazione di materiali termoplastici, e processi di riciclaggio e ottimizzazione delle fibre.

Michelin, ridurre la resistenza al rotolamento

«La ricerca e sviluppo di Michelin in Italia è diretta all’introduzione di materiali sostenibili, nuove tecnologie per ottimizzare il rapporto tra resistenza al rotolamento, aderenza e usura, e allo sviluppo di nuovi prodotti per l’elettrificazione dell’auto» – dichiara Michele Ambrogio Innovation manager Michelin. Peraltro, «le nuove mescole, in particolare quelle per la sommità dello pneumatico, e lo sviluppo di architetture più leggere richiedono una quantità inferiore di materiali derivati da fonti fossili, aumentando così la sostenibilità dei prodotti» – continua Michele Ambrogio.

A livello globale Michelin è gestita da due dirigenti: Florent Menegaux, Presidente Esecutivo e Socio Generale, e Yves Chapot, Direttore Generale. Michelin è una delle principali aziende nel settore degli pneumatici, con revenue pari a 28 miliardi. Ha una presenza significativa in Italia: la sede si trova a Torino, e l’azienda conta nel Belpaese circa 3700 dipendenti e un fatturato di circa 2 miliardi di euro. Le principali sedi operative includono stabilimenti ad Alessandria, Cuneo, Torino Stura, Milano e Pomezia, ciascuno specializzato in diversi aspetti della produzione e logistica. In Italia l’azienda è guidata da Matteo De Tomasi.

Michelin in Italia sviluppa internamente i propri processi senza acquistare componenti esterni per la fabbricazione degli pneumatici. L’azienda sta affrontando la transizione green dell’auto, ed è appunto questo che richiede prodotti con minore resistenza al rotolamento, maggiore resistenza all’usura e mantenimento dell’aderenza, «caratteristiche difficili da bilanciare al contempo» – commenta Michele Ambrogio.

Michelin sviluppa nuovi metodi di assemblaggio degli pneumatici, nuove macchine di estrusione per architetture innovative e sistemi di intelligenza artificiale per verifiche e controlli. Sta anche lavorando su nuove macchine di estrusione per prodotti carcassa e presse elettriche meno energivore.

Le priorità di R&D includono la produzione e il trattamento di nuovi materiali avanzati per supportare l’evoluzione verso la mobilità elettrificata e la circolarità dei materiali. L’azienda si concentra sulla sostenibilità, sviluppando materiali che migliorano le prestazioni degli pneumatici, riducono l’uso di materiali fossili e aumentano la durata e l’efficienza energetica.

Brembo, leggerezza, efficienza e sostenibilità

«Le priorità di Brembo nei materiali avanzati si concentrano su tre aspetti principali: la leggerezza, l’alta efficienza e la sostenibilità ambientale. La ricerca mira a sviluppare soluzioni con un’emissione di polveri molto bassa. Peraltro l’uso del biometano nei processi produttivi riduce le emissioni, e l’ottimizzazione dei processi nelle fornaci attraverso simulazioni termochimiche permette un risparmio del consumo di gas naturale fino al 30%» – afferma Mario Almondo, Chief Operating Officer Global Business Unite Performance Division di Brembo.

Brembo, azienda leader nel settore dei sistemi frenanti ad alte prestazioni, vanta circa 15mila dipendenti e un fatturato che ormai sfiora i 4 miliardi di euro. Con più di 700 vittorie in campionati di motor racing, Brembo è operativa nel mondo delle competizioni. Guidata dall’amministratore delegato Daniele Schillaci l’azienda, che detiene 3.503 brevetti, ha il 69% della sua energia proveniente da fonti rinnovabili e investe il 6% dei suoi ricavi in ricerca e sviluppo.

La divisione performance di Brembo è responsabile del business unit che si occupa di autoracing al massimo livello e moto racing. Brembo fornisce freni a tutti i team indistintamente.

La R&D è focalizzata su applicazioni avanzate come Brake-By-Wire (che utilizza sensori, attuatori elettronici e centraline di controllo per gestire il processo di frenata), meccatronica e integrazione di hardware e software sofisticati, con un ampio impiego di intelligenza artificiale. I dischi in carbonio e carboceramici sono tecnologie di punta: il carbon-carbon per il top racing e i carboceramici per alte prestazioni.

Un’innovazione è l’integrazione delle mappe di attrito nel sistema Brake-By-Wire per una frenata intelligente, con dischi che richiedono accoppiamenti precisi per prestazioni ottimali. I prodotti carboceramici di Brembo sono a emissioni quasi zero e l’azienda sviluppa prodotti sensorizzati per feedback in tempo reale. La ricerca esplora nuovi materiali a bassa usura e costo, polveri per produzione additiva e tecnologie di stampa per componenti meccanici. La miniaturizzazione e integrazione dei sensori nei materiali sono una priorità per raccogliere dati e ottimizzare i processi produttivi.

Ducati, ridurre il peso per migliorare le prestazioni

«L’obiettivo principale di Ducati è la riduzione del peso per migliorare le prestazioni delle sue moto, sia in ambito racing che nella produzione di serie. La ricerca si estende dall’ottimizzazione dei processi di produzione tradizionali alla sperimentazione con tecniche di manifattura additiva. Ducati mira a sviluppare componenti che combinino leggerezza, resistenza e sostenibilità, mantenendo al contempo alti standard di affidabilità e prestazioni» – afferma Simone Di Piazza, Head of Innovation and R&D Services presso Ducati Motor Holding.

Guidata dal ceo Claudio Domenicali Ducati Motor Holding, con sede legale a Bologna e sedi operative a Bologna e in Thailandia, è un leader nel settore motociclistico. Con circa 2mila dipendenti, l’azienda ha registrato un fatturato di 1,65 miliardi di euro nel 2023. Ducati è rinomata per l’innovazione, sia nelle competizioni che nella produzione di serie.

Ducati utilizza materiali avanzati per ottimizzare le prestazioni delle sue moto, come leghe leggere di alluminio, titanio e magnesio per ridurre il peso e migliorare il rapporto potenza/peso, cruciali nelle competizioni. Impiega anche acciai ad alte prestazioni, polimeri avanzati e compositi per migliorare la resistenza e l’affidabilità. Gli acciai sono usati in componenti critici come alberi motore e a camme, sottoposti a trattamenti termici per aumentare la resistenza alla fatica e all’usura.

Le principali aree di R&D di Ducati includono leghe leggere da fonderia per componenti motore e veicolo, leghe di alluminio per resistenza statica e a fatica, e leghe di magnesio per miglioramenti meccanici. L’azienda ottimizza leghe di alluminio tramite manifattura additiva, collaborando con università per personalizzare le prestazioni. Ducati esplora anche acciai alto-prestazionali per componenti motore sollecitati a fatica, usando tecnologie di metallurgia delle polveri e manifattura additiva.

Inoltre, Ducati modifica superficialmente le leghe metalliche per massimizzare la resistenza a fatica e usura, utilizzando trattamenti come l’ossidazione anodica al plasma e rivestimenti da fase vapore. L’azienda sviluppa anche materiali non metallici sostenibili per applicazioni strutturali, utilizzando quelli termoplastici riciclati rinforzati con vetro e carbonio e materiali termoindurenti realizzati con resine bio e fibre naturali.

Breton e la biorite

«Noi abbiamo dato vita alla biorite, un aggregato privo di silice cristallina, sicuro da lavorare e utilizzabile per la produzione di pietra artificiale» – afferma Gabriele Corletto Manager Sviluppo Nuovi Business di Breton.

Breton è un’azienda italiana con oltre 60 anni di esperienza nel settore delle macchine per la lavorazione della pietra naturale e ingegnerizzata, nonché nelle tecnologie di additive manufacturing. Fondata in provincia di Treviso, Breton conta su una presenza globale, con un fatturato annuo che si aggira intorno ai 290 milioni di euro. L’azienda impiega circa 1.000 persone e investe il 5% dei ricavi annuali in ricerca e sviluppo, vantando 1.700 brevetti registrati. Breton è guidata dall’amministratore delegato Mario Toncelli.

Breton opera in quattro principali aree di business: pietra naturale, pietra ingegnerizzata, macchine utensili e additive manufacturing.

Si diceva della Biorite, un materiale metasilicato di calcio e alluminio. La sua produzione consente il riciclo dei fanghi generati dai processi di fabbricazione delle lastre convenzionali. Quelle in Biorite sono sicure da lavorare e presentano le stesse caratteristiche del quarzo, ma con una filiera più corta e sostenibile.

Le macchine utensili di Breton sono progettate per processare materiali avanzati con elevate prestazioni. Breton è all’avanguardia anche nell’additive manufacturing, producendo stampanti 3D per materiali termoplastici di grandi dimensioni, capaci di lavorare fino a 200 kg di materiale all’ora. La stampante 3D Genesi utilizza materiali innovativi come fibra di carbonio, vetro, legno e materiali riciclati.

Breton dedica molte risorse alla ricerca e sviluppo su nuovi materiali. Tra i principali temi di R&S ci sono, oltre alla stampa 3D per creare soluzioni innovative e sostenibili, lo sviluppo di catalizzatori ad alte prestazioni per membrane elettrolitiche polimeriche. svolto in collaborazione con l’Università di Padova. Questi catalizzatori, chiamati Hypercat, sono utilizzati in celle a combustibile ed elettrolizzatori, con applicazioni nella mobilità sostenibile e nell’accumulo di energia.

Itt Italia e la pastiglia freno sensorizzata

«L’azienda ha portato avanti progetti diversi: anzitutto l’E_Pad, una pastiglia freno dedicata ai veicoli elettrici con materiali avanzati per ottimizzare performance e durata. Poi ITTSmartPad, che integra sensori nelle pastiglie freno, resistenti a temperature elevate, permettendo la comunicazione con il sistema del veicolo per migliorare sicurezza ed efficienza. Inoltre, l’azienda lavora su materiali riciclati ed eco-friendly per le pastiglie freno, riducendo l’impronta di carbonio e migliorando il ciclo di vita dei prodotti» – afferma Paolo Fossati Fund Manager & Patent Manager di Itt Italia.

Itt Italia opera nel settore automotive ed è specializzata nelle tecnologie di attrito, con un focus significativo sull’innovazione dei materiali avanzati. Con sede legale a Lainate (Milano), l’azienda conta 1.533 dipendenti e ha registrato un fatturato di 618 milioni di euro nel 2022. ITT Italia ha sedi operative a Vauda Canavese (Torino), Termoli (Campobasso) e Barge (Cuneo), e si posiziona come leader di mercato per l’equipaggiamento originale a livello mondiale, occupando il primo posto in Europa e Cina, e il secondo in Nord America.

La roadmap di innovazione di Itt Italia include tre principali fasi. Nel periodo 2015-2020, l’azienda ha costruito un portfolio di materiali privi di rame, raddoppiando la quota di mercato in Nord America. Dal 2020 al 2025, Itt sta sviluppando materiali per veicoli elettrici. Entro il 2025-2030, l’azienda mira a lanciare un portfolio di materiali green e sostenibili con basse emissioni, materiali riciclati ed eco-friendly, riducendo l’impronta di carbonio e migliorando l’assessment del ciclo di vita.

Lafer, materiali avanzati per il coating

«Stiamo lavorando per realizzare rivestimenti tribologici – e cioè che migliorino attrito, usura e lubrificazione – per motori a combustione alimentati ad idrogeno.  Devono resistere a temperature estremamente elevate e a condizioni severe. Siamo anche impegnati sul fronte delle soluzioni ecocompatibili come alternative alla cromatura galvanica e dei miglioramenti nell’efficienza dello stampaggio di materiali riciclati» – afferma Alessandro Bertè, Responsabile Ricerca e Sviluppo di Lafer.

Lafer, con sede a Piacenza, è un’azienda nel settore dei rivestimenti Pvd-Pacvd – due tecniche utilizzate per applicare rivestimenti sottili su vari materiali, migliorando le loro proprietà superficiali come resistenza all’usura, durezza, e resistenza alla corrosione. Con un team di 140 dipendenti, di cui 14 ingegneri dedicati alla ricerca e sviluppo, Lafer nel 2022 ha registrato un fatturato di 19 milioni di euro, grazie a una capacità produttiva di 20 macchine che producono 22mila pezzi al giorno.

Le aree di applicazione dei rivestimenti Lafer spaziano tra vari settori industriali. Per gli utensili, l’azienda si occupa del taglio degli ingranaggi, di diversi tipi di utensili e di inserti. Nel campo degli stampi, Lafer offre soluzioni per la formatura a freddo, lo stampaggio plastico e la formatura a caldo. I principali settori dei componenti includono strumenti medicali, componenti per motori e macchine automatizzate.

Quanto alla ricerca e allo sviluppo, l’interesse di Lafer si concentra nei settori dell’energia e della mobilità. Ad esempio Lafer punta all’estensione della vita degli utensili da taglio, e alla loro rigenerazione per promuovere la circolarità. Lafer sviluppa rivestimenti che migliorano le prestazioni degli stampi, specialmente per plastica bio-riciclata e materiali difficili da lavorare, e introduce sul mercato nuovi rivestimenti specifici per applicazioni particolari.

Rivierasca e il riciclo dei compositi

«Noi, ad esempio, ricicliamo riutilizziamo materiali compositi come la fibra di vetro e di carbonio» – dichiara Giacomo Bonaiti, Operation Manager in Rivierasca. Rivierasca, fondata nel 1963 a Bottanuco, Bergamo, è una Pmi specializzata in materiali compositi con 31 dipendenti e un fatturato di oltre 8,6 milioni di euro nel 2022. L’azienda produce 4,5 milioni di metri quadrati all’anno di prodotti in poliestere insaturo e fibra di vetro, utilizzati in vari settori come fai-da-te, coperture industriali e catena del freddo. Dal 2001, Rivierasca ha sviluppato tecnologie di riciclo dei propri scarti, creando il materiale “Glebanite” nel 2012.

La ricerca e sviluppo si concentra sul riciclo e il riprocessamento di materiali compositi, usando processi meccanici e termochimici. Le tecnologie includono stampaggio, avvolgimento, pressatura, estrusione a freddo, laminazione, stampa 3D, centrifugazione, rotostampaggio e altro.

Rivierasca ha lanciato prodotti innovativi come mobili in GRP e componenti per auto, energia eolica e costruzioni, con un focus sulla sostenibilità. Un esempio è un telaio leggero per moto realizzato con il 60% di materiali riciclati.

Le priorità di R&D includono design sostenibile, produzione efficiente, circolarità, riduzione dei costi e simbiosi industriale in settori come energia, automotive, costruzioni e sport. In sintesi, Rivierasca è un’azienda all’avanguardia nel riciclo e nello sviluppo di tecnologie per materiali compositi sostenibili.