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Il propellente per razzi stampato in 3D rende nuovamente competitivo il carburante solido
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Quando si tratta di spingere razzi e missili, possono essere utilizzate due diverse categorie di propellente: propellenti liquidi o solidi.
I propellenti solidi sono più durevoli e più facili da gestire, ma soffrono di una relativa scarsa flessibilità, rendendo difficile la direzione e la variazione della spinta.
Nel frattempo, i propellenti liquidi sono più versatili, ma più costosi, difficili da gestire e più soggetti a esplosioni catastrofiche, o come le ha chiamate SpaceX, “rapid unscheduled disassembly”.
Tuttavia, le prestazioni inferiori significano che i propellenti solidi sono stati per lo più utilizzati in missili e altri equipaggiamenti militari che richiedono sostanze chimiche sicure e stabili per decenni in deposito. E la tecnologia usata per produrre il propellente per questi razzi è cambiata molto poco negli ultimi 60 anni.
Ciò non è più vero poiché l’azienda di stampa 3D Chromatic 3D Materials ha inventato un nuovo tipo di propellente solido stampato in 3D, che potrebbe cambiare radicalmente ciò che questo tipo di propulsione può ottenere, senza sacrificare nessuno dei suoi vantaggi.
Propellente solido vs liquido
Tutti i propellenti per razzi usano una miscela di una sostanza chimica reattiva e ricca di energia e un ossidante, consentendo il rilascio di quell’energia in modo controllato.
I propellenti liquidi immagazzinano carburante e ossidante separatamente sotto forma di liquidi, pompandoli in una camera di combustione. Questo permette al razzo di controllare il flusso dei liquidi, consentendogli di regolare la spinta, fermare o riavviare il motore.
La maggior parte dei propellenti liquidi sono fluidi criogenici come ossigeno liquido e idrogeno, o metano liquido, idrazina, ecc.
Al contrario, il propellente solido combina carburante e ossidante in una singola miscela solida pre-miscelata. Una volta acceso, il propellente viene consumato progressivamente alla velocità prevista dal progetto senza possibilità di regolarne la spinta, e non può essere fermato o riavviato.
Fonte: Drishtiias
Ciò rende le tecnologie dei propellenti solidi intrinsecamente meno pratiche per molte applicazioni che richiedono una propulsione più delicata.
Ma hanno anche alcuni vantaggi chiave che li hanno mantenuti in uso fino ad oggi:
- La miscela solida è estremamente stabile finché non viene accesa, e può rimanere funzionale per decenni in semplici condizioni di stoccaggio.
- La complessità meccanica è molto bassa, senza tubazioni, valvole o pompe, rendendola intrinsecamente più affidabile e meno soggetta a guasti in modi inaspettati.
- Il design è più semplice, portando a costi inferiori, soprattutto per progetti non riutilizzabili.
Queste differenze hanno portato a una divisione tra le due tecnologie di propellente.
I propellenti solidi sono ancora usati in missili, ICBM e booster di razzi monouso che richiedono poco controllo, riducendo i costi e migliorando la sicurezza.
I propellenti liquidi sono usati nei razzi spaziali e altre missioni spaziali, così come in alcune applicazioni militari, come, ad esempio, progetti di ICBM russi.
Rivoluzionare i propellenti solidi
Limiti dei propellenti solidi classici
Nella costruzione di un razzo a propellente solido, il carburante e l’ossidante vengono mescolati in una densa sospensione e versati direttamente nella struttura prefabbricata del razzo. Viene poi cotto con calore per giorni o settimane per indurirlo in una roccia dura e gommoso.
Una grande barra metallica, chiamata mandrino, è tipicamente posizionata al centro dello stampo prima della colata e poi rimossa dopo la solidificazione, lasciando un canale cavo per la camera di combustione. Questo foro viene successivamente riempito con la carica di accensione e forma la camera di combustione.
Fonte: L3Harris
Questo metodo è stato provato e testato per più di 60 anni, ma presenta gravi svantaggi.
Il primo problema è che il metodo di miscelazione a volte crea una piccola bolla d’aria o una crepa vicino alla struttura. Può causare un’esplosione quando il carburante viene acceso, potenzialmente in volo.
Un altro problema è che la rimozione del mandrino può causare crepe. Questo limita anche la forma che può essere colata, riducendo le opzioni per diverse velocità e spinta.
Stampa 3D dei propellenti solidi
Chromatics 3D Materials è un’azienda la cui tecnologia è focalizzata sulla fabbricazione additiva a estrusione reattiva, ovvero la stampa 3D di materiale che utilizza reazioni chimiche per solidificarsi una volta fuori dall’ugello della stampante. Notoriamente, è iniziata con poliuretani e altri elastomeri come la gomma.
Fonte: Chromatics 3D Materials
Quindi questo processo non utilizza fusione, laser o post-elaborazione, a differenza di quasi tutte le altre tecnologie di stampa 3D. La stampante pompa una miscela chimica che reagisce e si indurisce quasi istantaneamente mentre viene depositata.
Il 28 aprileth, 2026, l’azienda ha annunciato di aver testato le sue stampanti 3D per un nuovo materiale: propellente solido.
Questo segue l’annuncio di un anno prima che l’azienda avesse ottenuto la certificazione ITAR (International Traffic Arms Regulation), il che dimostra che fa parte di un piano a lungo termine per l’azienda.
“Ottenere la certificazione ITAR segna un momento cruciale nella crescita della nostra azienda. Questa registrazione non solo migliora la nostra capacità di servire clienti della difesa e dell’aerospazio, ma dimostra anche il nostro impegno a mantenere i più alti standard di sicurezza e qualità nella fabbricazione additiva.”
L’azienda non ha reinventato il propellente solido, ma ha modificato la sua chimica per renderlo compatibile con la stampa 3D. Questo cambia radicalmente ciò che i propellenti solidi possono ottenere, senza le limitazioni imposte dal lungo e dispendioso processo di indurimento e dalla forma del mandrino centrale.
“In un razzo solido, la forma del nucleo cavo al centro del carburante determina come brucia e quanta spinta genera. La stampa 3D consente forme interne “impossibili” che non possono essere realizzate con uno stampo, potenzialmente portando a razzi che volano più lontano o più efficientemente.”
Potenziale dei propellenti solidi stampati in 3D
Risultati iniziali stellari
Durante i test di aprile 2026 presso il campo di prova Integrated Solutions for Systems (IS4S) a Opekia, Alabama, il propellente ha dimostrato un eccellente potenziale di combustione e propulsione. Soprattutto, ha potuto resistere a pressioni di combustione superiori a 1800 psi senza cedimenti strutturali.
Sulla base dei risultati attuali, il materiale di Chromatic ha la capacità di propellere circa il 90% dell’arsenale di razzi degli Stati Uniti con velocità e autonomia equivalenti, creando al contempo opportunità per migliorare ulteriormente entrambi.
“Il propellente raggiunge livelli di carico energetico comparabili ai propellenti convenzionali più performanti, fornendo al contempo l’integrità strutturale necessaria per resistere a un ambiente di combustione ad alta pressione.”
Nuove possibilità di design
L’integrazione diretta dei propellenti nei componenti strutturali consente all’azienda di ridurre la massa superflua, creare geometrie interne più efficienti e modellare con precisione il comportamento della spinta.
Ciò rende questo metodo di produzione intrinsecamente superiore al metodo tradizionale.
È inoltre studiato da altre grandi potenze, in particolare presso il State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering in Cina, che ha anche pubblicato un articolo intitolato ” Fabbricazione additiva di propellenti solidi: Esplorare la frontiera dei sistemi di propulsione solida “.
Un’altra potenzialità è che la stampa 3D di propellente solido può consentire la miscelazione di diversi tipi di carburante nello stesso razzo. Quindi, sebbene non sia ancora flessibile come il pompaggio di una quantità variabile di propellenti liquidi, potrebbe rendere possibile variare velocità e spinta in diverse fasi del volo.
Il risultato di queste possibilità potrebbe essere sistemi di propulsione più leggeri con prestazioni superiori, autonomia più lunga e maggiore flessibilità operativa per le missioni future.
Applicazioni del propellente solido stampato in 3D
Finora, Chromatics 3D Materials sembra puntare chiaramente a un contratto di difesa per la costruzione di missili spinti con carburante stampato dall’azienda. Poiché l’arsenale statunitense si sta esaurendo a causa delle guerre in Ucraina e Iran, questo potrebbe essere una risposta alle catene di approvvigionamento tese che limitano il tasso di produzione di questi missili.
Il metodo è compatibile con i sistemi e i prodotti chimici esistenti, quindi i contratti iniziali sarebbero probabilmente con progetti noti. Tuttavia, a lungo termine, scelte di design innovative che volano più lontano, colpiscono più forte e possono essere prodotte più rapidamente sarebbero il principale contributo di questa tecnologia.
Poiché si prevede che il bilancio della difesa statunitense crescerà rapidamente fino a 1,5 trilioni di dollari, ciò è potenzialmente molto redditizio per l’azienda.
Un’altra opzione potrebbe integrare tale carburante nei sistemi spaziali, come, ad esempio, capsule di evacuazione d’emergenza nelle stazioni spaziali o future basi lunari, poiché la durabilità del materiale lo rende un’opzione superiore ai carburanti liquidi instabili preferiti oggi.
Investire in razzi a propellente solido
LHX Grafico dei prezzi
Recentemente, la maggior parte dell’attenzione dei mercati finanziari riguardo ai razzi è stata rivolta ai razzi riutilizzabili, in particolare Rocket Labs (RKLB ) (segui il link per il nostro report di investimento) e l’imminente IPO di SpaceX.
Ma nuove tecnologie come il propellente solido stampato in 3D potrebbero rendere questi progetti più preziosi e più ampiamente utilizzati in futuro.
Dal luglio 2023, con l’acquisizione dello sviluppatore di reattori per missili Aerojet Rocketdyne per 4,7 miliardi di dollari, L3 Harris ha aggiunto un quarto dipartimento all’azienda incentrato sulla produzione di missili.
Oltre a ciò, L3 Harris è leader nelle comunicazioni militari, integrando i “mission systems” per il comando militare, nonché sensori satellitari e spaziali.
Fonte: L3Harris
Ciò mette l’azienda in una posizione perfetta per beneficiare di un boom nella domanda di missili che utilizzano carburante solido.
Per rispondere al recente e urgente aumento della domanda, L3Harris ha annunciato una partnership proposta senza precedenti con il Department of War (DoW). Il DoW investirà 1 miliardo di dollari nell’attività Missile Solutions di L3Harris tramite titoli convertibili preferenziali.
Successivamente L3Harris farà l’IPO della sua attività Missile Solutions nella seconda metà del 2026, ricreando in parte Aerodyne Rocketdyne, ma con altre tecnologie aggiuntive di L3Harris allegate. Dopo l’IPO, L3Harris manterrà una partecipazione di controllo nell’attività Missile Solutions.
Fonte: L3Harris
L3Harris ha anche presentato nell’estate del 2025 il suo Red Wolf missile concept. Questo design dovrebbe costare circa 300.000‑400.000 dollari per unità, rispetto a più di 1 milione di dollari per i missili da crociera di distanza esistenti, muovendosi nella giusta direzione verso munizioni più numerose e a costo inferiore.
Anche qui, un design migliorato del carburante potrebbe contribuire notevolmente ad aumentare la velocità di produzione e ridurre i costi, migliorando al contempo le prestazioni.
Fonte: The War Zone
L’imminente IPO del segmento missili potrebbe sbloccare ulteriore valore come modo diretto per investire in questo tema, se non solo gli Stati Uniti, ma anche tutti i loro alleati procederanno a costruire un enorme inventario di difesa aerea contro minacce future, beneficiando al contempo del prezzo delle azioni L3Harris.
L3Harris dovrebbe anche beneficiare dell’aumento degli ordini ad altre aziende della difesa o forze armate in crescita, poiché fornirà loro un volume maggiore di radio sicure, capacità di rete, droni e altri sensori, prendendo una piccola parte di ogni settore, quasi indipendentemente dal sistema d’arma scelto alla fine.
(Puoi leggere di più su L3 Harris nel nostro report di investimento dedicato all’azienda.)
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