MBN è coinvolta in progetti di ricerca e sviluppo finanziati dalla Comunità Europea e dall’Italia, che contribuiscono ad ampliare la rete di collaborazione con aziende e centri di ricerca a supporto dello studio di nuovi materiali e dell’innovazione industriale di processi produttivi avanzati.
Le principali aree di sviluppo riguardano il settore della produzione additiva, dove MBN sta sviluppando processi e materiali per microsinterizzazione laser con la spin-off Manudirect srl, il settore energetico per la produzione di materiali termoelettrici e nuovi magneti e il settore medicale, dove MBN ha sviluppato nuove nanoparticelle con risposta magnetica personalizzata.
Progetto CoBRAIN: metalli duri ad alta entropia per rivestimenti a spruzzo termico.
La protezione dall’usura e dalla corrosione è fondamentale per le industrie manifatturiere europee al fine di massimizzare la durata dei componenti, l’efficienza e la produttività. Le tecnologie di spruzzatura termica per la deposizione di rivestimenti in metallo duro offrono un’elevata resistenza all’usura e protezione dalla corrosione, ma l’innovazione si basa tradizionalmente su tentativi ed errori a causa di complessi fattori termodinamici e cinetici che limitano la modellazione fisica.
Il progetto CoBRAIN (Integrated Computational-Experimental Material Engineering of Thermal Spray Coatings), finanziato dall’UE, affronta questo problema integrando la modellazione computazionale e i dati sperimentali attraverso l’interoperabilità semantica e l’intelligenza artificiale (AI), creando uno strumento intelligente per progettare nuovi metalli duri ad alta entropia (HHMs) per i processi HVOF (High Velocity Oxygen Fuel), HVAF (High Velocity Air Fuel) e Cold Gas Spray (CGS), valutandone al contempo l’impatto economico e ambientale.
Il ruolo di MBN:
MBN contribuisce allo sviluppo sperimentale guidato dall’intelligenza artificiale di cermet ecologici privi di cobalto, producendo lotti di polveri su scala pilota di composizioni selezionate di metallo duro ad alta entropia prive di cobalto per i test di spruzzatura termica del consorzio. I dati iniziali sulle prestazioni del rivestimento addestrano le reti neurali e convalidano i modelli fisici, mentre le composizioni proposte dall’intelligenza artificiale vengono prodotte in modo iterativo.
I materiali sviluppati sulla base della fase ceramica TiC con leganti in lega a elementi multipli dimostrano una promettente resistenza all’usura e alla corrosione in ambienti di test industriali.
Maggiori informazioni: www.cobrain-project.eu | DOI: 10.3030/101092211
Progetto FutureMag: magneti sostenibili senza terre rare per la mobilità elettrica.
Il progetto FutureMag, finanziato dall’IT, sviluppa materiali magnetici privi di elementi delle terre rare (REE-free) come “magneti gap” per sostituire i magneti permanenti NdFeB basati su materie prime critiche per applicazioni a prestazioni medie.
I magneti gap colmano il divario prestazionale tra i magneti in ferrite e quelli in terre rare, soddisfacendo i requisiti dei componenti automobilistici, tra cui attuatori, sensori, motori ausiliari e motori per la mobilità elettrica di e-bike, e-scooter e veicoli elettrici leggeri (LEV).
I materiali si basano su una struttura cristallina esagonale (Fe,Co)₂(P,Si) prodotta tramite processi di metallurgia delle polveri allo stato solido scalabili.
Il ruolo di MBN:
MBN ottimizza la produzione di polveri utilizzando il mulino a sfere ad alta energia Mechanomade® per migliorare le prestazioni magnetiche, aumentando la temperatura di Curie (Tc) e il prodotto energetico massimo (BHmax), promuovendo al contempo la sostenibilità dei materiali attraverso il trasferimento della produzione su scala pilota.
Contatto: research@mbn.it per opportunità di collaborazione.
Progetto PASSENGER: magneti permanenti privi di terre rare per l’energia sostenibile.
Il progetto PASSENGER (Pilot Action for Securing a Sustainable European Next Generation of Efficient RE-free Magnets), finanziato dall’UE, sviluppa magneti permanenti sostenibili privi di terre rare (REE) per applicazioni nel settore dell’energia e dei trasporti.
I magneti permanenti sono fondamentali per motori elettrici, generatori eolici, dispositivi elettronici, elettrodomestici, motori per pompe e tecnologie emergenti. Tuttavia, i magneti convenzionali dipendono dagli elementi delle terre rare (REE), materie prime critiche importate prevalentemente dall’Asia con prezzi volatili e instabilità della catena di approvvigionamento.
Il ruolo di MBN:
MBN contribuisce a una catena del valore innovativa nella metallurgia delle polveri producendo magneti permanenti in manganese-alluminio-carbonio (Mn-Al-C) basati sulla fase tau metastabile (τ-MnAl). La macinazione ad alta energia (HEBM) tramite il processo Mechanomade® migliora la coercitività magnetica attraverso la deformazione della fase allo stato solido.
La collaborazione in corso con partner industriali e di ricerca si concentra sull’aumento della produzione da laboratorio a volumi industriali.
Maggiori informazioni: www.passenger-project.eu | DOI: 10.3030/101003914
Progetto FLAMINGo: nanocompositi leggeri in alluminio per veicoli elettrici.
Il progetto FLAMINGo (Fabrication of Lightweight Aluminium Metal Matrix Composites and Validation In Green Vehicles), finanziato dall’UE, sviluppa nanocompositi rinforzati con matrice metallica in alluminio (Al-MMnC) con maggiore resistenza, rigidità e riduzione di peso per i componenti automobilistici dei veicoli elettrici a batteria (BEV).
FLAMINGo fornisce soluzioni ingegneristiche per sostituire i componenti in acciaio nelle strutture dei veicoli elettrici, ottenendo una sostanziale riduzione di peso per soddisfare la crescente domanda di veicoli più sicuri, economici e a basso consumo energetico.
Il ruolo di MBN:
MBN sintetizza e disperde nano-rinforzi ceramici a base di nano-TiC e nano-SiC per leghe di alluminio da fusione, fornendo masterbatch di nano-additivi a linee di fusione pilota e industriali per la produzione di prototipi di componenti automobilistici leggeri.
I nano-inoculanti sono progettati per impedire l’aggregazione delle nanoparticelle nell’alluminio fuso, garantendo una dispersione uniforme nei bacini di fusione e migliorando le proprietà meccaniche nelle leghe per pressofusione a bassa pressione (LPDC), pressofusione ad alta pressione (HPDC) ed estrusione.
Dimostrazione:
I primi componenti automobilistici leggeri (snodi dello sterzo, parti del telaio) prodotti attraverso questa innovativa catena del valore sono stati installati su un veicolo elettrico utilitario per la validazione delle prestazioni su strada.
Maggiori informazioni: www.flamingo-project.eu | DOI: 10.3030/101007011
Progetto MOZART: rivestimenti in nanocompositi di nichel come sostituti del cromo duro.
Il progetto MOZART (Metal Matrix Nanocomposite Coatings Utilization as Alternative to Hard Chromium), finanziato dall’UE, risponde ai requisiti normativi REACH volti ad eliminare la galvanoplastica al cromo duro (HC), un processo tossico e cancerogeno, sviluppando alternative sicure per l’ambiente e meno tossiche per l’industria della finitura superficiale.
L’obiettivo del progetto è sostituire i rivestimenti in cromo duro con una galvanoplastica nanocomposita a matrice di nichel (Ni) di alta qualità e durevole, seguendo i principi Safe and Sustainable by Design (SSbD). MOZART mira a rivoluzionare la finitura delle superfici nella produzione automobilistica, negli utensili di lavorazione e nelle attrezzature industriali.
Il ruolo di MBN:
MBN sviluppa predispersioni di nanoadditivi pronti all’uso in mezzi liquidi stabili contenenti nanoparticelle di carburo ceramico, nanoparticelle di ossido e materiali correlati al grafene. Queste dispersioni acquose concentrate consentono una manipolazione sicura delle nanoparticelle nelle linee di galvanoplastica con dosaggio preciso, stabilità della sospensione nel bagno e zero rilascio di nanoparticelle nell’aria.
Applicazioni industriali:
Questo approccio accelera lo sviluppo di rivestimenti in nichel nanocomposito per bielle, stampi di stampaggio, ingranaggi elicoidali e altri componenti resistenti all’usura che richiedono alternative al cromo duro.
Maggiori informazioni: www.mozart-project.eu
FORGE – Sviluppo di rivestimenti innovativi ed economici per applicazioni di lavorazione ad alta energia.
Il progetto FORGE, finanziato dall’UE, affronta le sfide critiche nelle industrie ad alta intensità energetica in cui le attrezzature sono soggette a corrosione, erosione e degrado termico in operazioni quali la cattura di CO2, i processi di cottura in forno e i sistemi di recupero del calore residuo.
FORGE sviluppa rivestimenti innovativi ad alte prestazioni utilizzando leghe composizionalmente complesse (CCA) e ceramiche avanzate, combinando apprendimento automatico, modellazione termodinamica e sperimentazione ad alta produttività. Questi nuovi rivestimenti a spruzzo termico e soluzioni di rivestimento laser proteggono i componenti vulnerabili consentendo al contempo tecnologie di riduzione delle emissioni di CO2.
Il progetto è rivolto alle industrie siderurgiche, dell’alluminio, del cemento e della produzione di piastrelle, implementando un monitoraggio online intelligente del degrado dei rivestimenti per massimizzare la durata dei componenti e l’efficienza produttiva.
Tecnologia MBN Mechanomade® per polveri CCA. È stata impiegata per produrre polveri di leghe compositivamente complesse con microstruttura ultrafine e distribuzione chimica omogenea. Questa tecnologia di lega meccanica, scalata dal laboratorio alla produzione industriale, combina trattamenti termici e classificazione delle polveri per fornire materiali ottimizzati per applicazioni di deposizione a spruzzo termico e rivestimento laser, garantendo prestazioni di rivestimento superiori in ambienti industriali estremi.
Maggiori informazioni su CORDIS
Questo progetto ha ricevuto finanziamenti dal programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’Unione Europea. Accordo di sovvenzione 958457.
START – Sistemi sostenibili di raccolta dell’energia basati sul riciclaggio innovativo dei rifiuti minerari.
Il progetto START, finanziato dall’UE, unisce i settori minerario ed energetico per sviluppare sistemi sostenibili di recupero del calore residuo termoelettrico utilizzando materiali privi di tellurio. Questa innovazione nell’ambito dell’economia circolare trasforma i solfuri di scarto dell’industria mineraria in preziosi semiconduttori termoelettrici di tipo p, sostituendo i materiali convenzionali a base di tellurio.
Cinque obiettivi strategici:
1. Utilizzo sostenibile degli sterili minerari per ridurre l’impatto ambientale
2. Sicurezza delle risorse dell’UE grazie alla conversione dei solfuri di scarto in materie prime secondarie
3. Recupero del calore residuo industriale attraverso la termoelettricità per la decarbonizzazione
4. Dispositivi termoelettrici privi di tellurio che utilizzano elementi sostenibili di provenienza europea
5. Transizione verso un’economia verde attraverso l’ecoinnovazione e la cittadinanza energetica.
Mechanomade® Synthesis di MBN svolge un ruolo centrale, trattando i rifiuti secondari di solfuro provenienti dai siti minerari utilizzando la sua tecnologia proprietaria di macinazione a sfere ad alta energia per sintetizzare materiali semiconduttori termoelettrici avanzati. Il processo di lega meccanica ottimizza la composizione del materiale bilanciando le prestazioni termoelettriche con il massimo utilizzo dei rifiuti minerari, integrando con materie prime primarie durante la meccanosintesi per ottenere le proprietà desiderate per applicazioni efficienti di recupero del calore residuo.
PEACOC – Progetto pilota pre-commerciale per il recupero efficiente di metalli preziosi dalle risorse europee a fine vita con nuove tecnologie a basso costo.
I rifiuti elettronici europei contengono una quantità significativa di metalli preziosi (oro, argento, metalli del gruppo del platino), ma le tecnologie di riciclaggio convenzionali, come la fusione e l’idrometallurgia, richiedono un elevato consumo energetico e generano un impatto ambientale dannoso.
Il progetto PEACOC, finanziato dall’UE, sviluppa nuove tecnologie di recupero dei metalli preziosi a basso costo e rispettose dell’ambiente per flussi di rifiuti complessi, tra cui catalizzatori automobilistici esauriti, assemblaggi di circuiti stampati (PCBA) e rifiuti di pannelli fotovoltaici, materiali attualmente sottoutilizzati nei sistemi di economia circolare dell’UE.
PEACOC dimostra processi di riciclaggio su scala pre-commerciale che massimizzano il recupero di materie prime secondarie riducendo al minimo l’impronta di carbonio, rispondendo agli obiettivi europei di sicurezza delle risorse e produzione sostenibile.
Il ruolo di MBN: riciclaggio dei metalli riciclati in polveri per la produzione avanzata.
MBN trasforma i sottoprodotti dei processi di riciclaggio PEACOC utilizzando la sua tecnologia di sintesi meccano-chimica per creare polveri metalliche di alto valore per la produzione additiva. Queste polveri metalliche riciclate sono progettate specificamente per le tecnologie Fused Filament Fabrication (FFF) e Powder Bed Fusion (PBF), consentendo la produzione di materiali sostenibili per la stampa 3D e chiudendo il ciclo nell’economia circolare dei metalli preziosi.
Questo progetto ha ricevuto finanziamenti dal programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’Unione Europea nell’ambito della convenzione di sovvenzione n. 958302