{"id":2297,"date":"2021-02-23T14:48:56","date_gmt":"2021-02-23T14:48:56","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/?p=2297"},"modified":"2025-07-11T07:52:52","modified_gmt":"2025-07-11T07:52:52","slug":"una-rivoluzione-fotonica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/una-rivoluzione-fotonica\/","title":{"rendered":"Una rivoluzione fotonica"},"content":{"rendered":"\n

Dall\u2019unione di nove partner \u00e8 nato il progetto FemtoSurf<\/a> che ha lo scopo di realizzare una tecnologia laser a femtosecondi per la tramatura delle superfici metalliche che sia applicabile anche nei micro e nano processi manufatturieri. I settori a cui si guarda sono molti e diversi tra di loro, come l\u2019aerospaziale, per cui opera l\u2019italiana AEREA, il medicale per quanto riguarda gli impianti ortopedici, come quelli prodotti da Sintea Factory, e il settore navale in cui opera la svizzera Rolla SP Propellers.<\/h2>\n\n\n\n
  • \"Il
    Il concept dell\u2019isola di produzione FemtoSurf.<\/figcaption><\/figure><\/li>
  • \"Il
    Il concept dell\u2019isola di produzione FemtoSurf.<\/figcaption><\/figure><\/li><\/ul><\/figure>\n\n\n\n

    Negli ultimi decenni, le soluzioni basate su tecnologia fotonica hanno rivoluzionato innumerevoli campi, includendo settori come comunicazione, medicina, archiviazione dati e molto altro. Le applicazioni sui materiali non fanno eccezione, in quanto gi\u00e0 ora si fa grande affidamento sull\u2019utilizzo di laser e sull\u2019uso di raggi luminosi, a tutti i livelli del processo. Questo ha promosso la nascita di una incredibile gamma di sorgenti laser specializzate, molte delle quali capaci di generare impulsi dell\u2019ordine dei nanosecondi e oltre. Sebbene accettabile nell\u2019ambito macro manifatturiero come l\u2019industria automobilistica, l\u2019intenso accumulo di calore che si verifica durante il processo rappresenta un grosso ostacolo che ne riduce l\u2019applicabilit\u00e0 nei micro e nano processi, quelli che l\u2019occhio umano non riesce a percepire. Per risolvere questo problema, nove partner internazionali (sia aziende che istituti di ricerca) si sono riuniti per dar vita a un progetto denominato FemtoSurf, con lo scopo di realizzare una tecnologia per la tramatura delle superfici metalliche (texturing) al fine di conferire propriet\u00e0 idrofobiche, idrofiliche, antibatteriche e altro ancora.<\/p>\n\n\n\n

    \"La
    La tecnologia FemtoSurf di texturing migliora la resistenza alla corrosione superficiale di \nparti metalliche.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Dove si colloca il progetto<\/h3>\n\n\n\n

    Malgrado l\u2019elevato potenziale del texturing delle superfici tramite laser a femtosecondi (fs), al momento questa tecnologia \u00e8 limitata alla ricerca accademica. Una delle maggiori criticit\u00e0 che ne frena l\u2019estesa diffusione \u00e8 la mancanza di potenza dei laser fs, fattore che ne impedisce l\u2019utilizzo su grande scala. Attualmente, le energie di impulso necessarie per raggiungere il risultato richiesto possono arrivare ai millijoule, cio\u00e8 a una potenza media dei laser fs dell\u2019ordine dei watt, o decine di watt se vengono spinti al loro limite. L\u2019utilizzo dei laser fs con potenza media di kilowatt permetterebbe invece l\u2019uso di molteplici impulsi laser su processi paralleli, incrementandone drammaticamente la produttivit\u00e0. Attualmente le potenze medie dei laser fs sono insufficienti ed \u00e8 inoltre necessario mettere a punto nuovi modelli di controllo direzionale e tecniche di ritaglio per poter controllare e usare in modo efficace un laser cos\u00ec potente. Infine, vi \u00e8 l\u2019esigenza di includere metodi avanzati di controllo qualit\u00e0 e automatizzazione digitale, dal momento che essi sono parte indispensabile per ogni tipo di processo di lavorazione.
    Per affrontare tutte queste criticit\u00e0, alcune realt\u00e0 europee hanno dato vita al consorzio FemtoSurf, finanziato dal programma di Ricerca e Innovazione dell\u2019Unione Europea, Horizon 2020 (Grant Agreement No. 825512). Questo progetto \u00e8 nato in risposta a un bando del Photonics Public Private Partnership (PPP). Il consorzio ha riunito professionisti, accademici, industriali e ricercatori nell\u2019ambito delle tecnologie laser e dei materiali, progettisti di sistemi robotici, produttori del settore aeronautico, navale e medicale. L\u2019obiettivo principale del progetto FemtoSurf \u00e8 sviluppare, testare e dimostrare che i laser fs a stato solido, con potenze di 2-3 kW e con parametri appropriati per l\u2019incisione superficiale dei metalli, sono scalabili in ambito industriale. Il laser FemtoSurf di tipo industriale sar\u00e0 integrato in un\u2019apposita catena ottica permettendo lavorazioni multi-direzionali, all\u2019interno di un processo totalmente automatizzato per la produzione di componenti metallici incisi secondo percorsi arbitrari con dimensioni anche superiori a diversi metri, pur mantenendo una precisione su scala micrometrica e con controlli in tempo reale (zero defect).<\/p>\n\n\n\n

    \"La
    La tecnologia per la tramatura delle superfici metalliche (texturing) \u00e8 in grado di conferire propriet\u00e0 idrofobiche, idrofiliche, antibatteriche e altro ancora. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Il valore del progetto per l\u2019industria aerospaziale<\/h3>\n\n\n\n

    La combinazione di usura e corrosione di componenti aeronautici sottoposti a sforzi costanti in ambiente aggressivo (stress corrosion) \u00e8 un problema rilevante, in quanto richiede continue, complesse e costose operazioni di pulizia, monitoraggio e ripristino. L\u2019incisione superficiale sviluppata nell\u2019ambito di FemtoSurf render\u00e0 possibile trattare i componenti metallici destinati al settore aeronautico e\/o spaziali con trame superficiali specifiche, non solo migliorandone le propriet\u00e0 di conservazione ma riducendo l\u2019attrito generale tra componenti in moto relativo fra loro e sottoposti a elevate pressioni di contatto. Uno dei partner del progetto che mira trarne beneficio fra gli utilizzatori finali \u00e8 l\u2019azienda italiana AEREA, che progetta, sviluppa e produce sistemi e strutture aeronautiche finalizzati al trasporto e rilascio di carichi esterni aviotrasportati.
    Il responsabile dell\u2019area Ricerca e Tecnologia di AEREA, Luca Pernechele, ha illustrato le principali sfide che la loro industria affronta: \u201cDobbiamo garantire le pi\u00f9 alte prestazioni con un\u2019eccellente affidabilit\u00e0 poich\u00e9 i nostri equipaggiamenti sono integrati sui velivoli pi\u00f9 avanzati o su piattaforme spaziali dove un guasto primario non \u00e8 un\u2019opzione accettabile. Dobbiamo anche far fronte di norma a bassi ratei produttivi, perci\u00f2 necessitiamo di soluzioni facilmente adattabili, sulla base dei requisiti espressi dai nostri clienti\u201d. Molti problemi sarebbero minimizzati adottando la tecnologia FemtoSurf di tramatura superficiale (texturing): riduzione dell\u2019usura dei componenti, riduzione dell\u2019attrito interno nei cinematismi cos\u00ec da incrementare l\u2019efficienza, miglioramento della resistenza alla corrosione superficiale di parti metalliche attraverso propriet\u00e0 idrofobiche delle superfici, miglioramento dell\u2019adesione di vernici e resine a sotto strati metallici. Luca Pernechele prevede come le prestazioni degli equipaggiamenti progettati da AEREA possano incrementare sensibilmente grazie all\u2019adozione della tecnologia FemtoSurf: \u201cUn aumento dell\u2019efficienza dell\u2019incollaggio a seguito di una migliore adesione dell\u2019adesivo pu\u00f2 portare a una riduzione dell\u2019area di collegamento, semplificando di conseguenza la geometria e minimizzando il peso del componente; una diminuzione dell\u2019attrito porterebbe ad avere una vita operativa del componente pi\u00f9 lunga con una riduzione dei costi operativi, un incremento della protezione sulla corrosione pu\u00f2 evitare una sostituzione prematura del componente. Si pu\u00f2 concludere che l\u2019innovativa soluzione FemtoSurf accrescer\u00e0 in maniera importante la vita operativa e, a sua volta, l\u2019efficienza di una serie di prodotti del settore aerospaziale\u201d.<\/p>\n\n\n\n

    Trattamento superficiale per dispositivi medici<\/h3>\n\n\n\n

    Le propriet\u00e0 superficiali delle apparecchiature mediche giocano un ruolo molto importante nella medicina, dal momento che determinano la loro biocompatibilit\u00e0, l\u2019insorgenza di reazioni da parte del paziente e, in particolare per gli impianti, il rigetto o l\u2019integrabilit\u00e0 con tessuti viventi. Attualmente l\u2019uso del titanio ha assunto grande importanza nell\u2019ortopedia poich\u00e9 permette di realizzare protesi idonee a sostituire parti ossee danneggiate. La soluzione offerta da FemtoSurf permetter\u00e0 di agire direttamente sulle propriet\u00e0 degli impianti in titanio, includendo la possibilit\u00e0 di differenziare l\u2019integrazione della protesi in funzione dell\u2019area interessata. Un altro degli utilizzatori finali \u00e8 Sintea Factory, produttore italiano di dispositivi medici che progetta, produce e commercializza protesi ortopediche e impianti spinali in tutto il mondo. L\u2019azienda punta a sviluppare superfici con propriet\u00e0 fisicochimiche che migliorino la risposta biologica; si ritiene che la tecnologia FemtoSurf possa incrementare l\u2019osteo-integrazione e a diminuire l\u2019attrito, dando un importante contributo allo sviluppo di protesi nuove e sempre pi\u00f9 biocompatibili. In futuro le societ\u00e0 ortopediche si concentreranno sempre di pi\u00f9 sui rivestimenti avanzati per poter aumentare la biocompatibilit\u00e0 dello strumento medico. Inoltre, la soluzione FemtoSurf promette un notevole miglioramento in termini di funzionalit\u00e0 e longevit\u00e0 degli impianti ortopedici.<\/p>\n\n\n\n

    \"I
    I nove partner internazionali riunitisi per dar vita al progetto FemtoSurf.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

    Propriet\u00e0 anti-incrostazione per l\u2019industria navale<\/h3>\n\n\n\n

    Le incrostazioni costituiscono una notevole criticit\u00e0 per i rivestimenti navali, in quanto determinano un aumento della resistenza idrodinamica e un conseguente aumento del consumo di carburante; questo genera un incremento dei costi operativi e la necessit\u00e0 di imbarcare pi\u00f9 carburante sulle navi. L\u2019azienda svizzera Rolla SP Propellers distribuisce sistemi propulsivi marini di alta qualit\u00e0 e ad alte prestazioni. Paolo Vagni, direttore tecnico della compagnia, precisa come sia sempre pi\u00f9 necessario il poter garantire alte prestazioni e bassi consumi nel settore del trasporto marino. Vagni afferma che la texturizzazione superficiale, limitando la formazione di incrostazioni, potrebbe preservare le prestazioni originali per un periodo maggiore di utilizzo, senza prevedere continue operazioni di manutenzione. Questo determinerebbe un importante impatto sul consumo di carburante delle navi, con un risparmio fino all\u20198-10%, evitando altres\u00ec periodi di manutenzione ravvicinati e riducendo quindi ulteriormente i costi di gestione.
    Si ritiene che la texturizzazione di superfici anti-corrosione su componenti navali determini una considerevole diminuzione del consumo di carburante e delle attivit\u00e0 di manutenzione, con un impatto globale sia diretto che indiretto sull\u2019industria marittima; ad esempio su una nave di 42 m si calcola una riduzione dei costi operativi quantificabili in circa 160mila euro.<\/p>\n\n\n\n

    Vantaggi in diversi settori<\/h3>\n\n\n\n

    Oltre ai gi\u00e0 citati vantaggi, il progetto FemtoSurf pu\u00f2 fornire numerose ricadute positive anche su altri settori. Il coordinatore tecnologico del progetto, Gedvinas Nemickas di Femtika (Lituania), lavorando nell\u2019area delle lavorazioni dei materiali con laser fs, dichiara come la tecnologia FemtoSurf pu\u00f2 condurre a innumerevoli nuove scoperte brevettabili nell\u2019area del laser nanotexturing superficiale per applicazioni industriali nonch\u00e9 alla possibilit\u00e0 per l\u2019intera comunit\u00e0 scientifica di nuove ricerche future nell\u2019ambito dei sistemi robotici per laser fs con potenza fino a diversi kilowatt.
    Vidmantas Sakalys, CEO di Femtika, societ\u00e0 coordinatrice del progetto, aggiunge: \u201cIn primis, le attivit\u00e0 basate su tecnologia FemtoSurf faciliteranno la creazione di nuovi business, coinvolgendo industrie e fornitori e generando nuove opportunit\u00e0 in ambito produttivo, ingegneristico e della ricerca su materiali avanzati. In secondo luogo, la tecnologia FemtoSurf migliorer\u00e0 gli impianti medici, per consentire alla societ\u00e0 futura di utilizzare soluzioni di migliore qualit\u00e0 e pi\u00f9 durature, cos\u00ec da ridurre il numero di visite mediche. FemtoSurf concorrer\u00e0 alla riduzione di CO2 nei trasporti limitando l\u2019utilizzo di agenti chimici in diversi settori industriali. \u00c8 possibile contenere i costi che le aziende attualmente sostengono per la manutenzione dei mezzi di trasporto aereo e navale, rendendo i trasporti pi\u00f9 eco sostenibili e consentendo a un numero sempre maggiore di cittadini la possibilit\u00e0 di beneficiarne incontrando altre culture ed espandendo i propri orizzonti, cosa che condurr\u00e0 a un pi\u00f9 alto indice di felicit\u00e0\u201d.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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