Manifattura oltre la Terra: Caracol ed ESA sviluppano la tecnologia LFAM per produrre nello spazio

Con il progetto AIMIS-LFAM, Caracol e l’Agenzia Spaziale Europea esplorano come l’intelligenza artificiale e la LFAM robotica possano abilitare la produzione autonoma in orbita, aprendo una nuova era per le infrastrutture spaziali.

Il futuro dell’esplorazione spaziale non è più limitato al lancio di strutture completamente assemblate dalla Terra. Con l’aumentare della scala e della complessità delle missioni, la capacità di produrre direttamente in orbita sta emergendo come un vero vantaggio strategico. Realizzare grandi strutture – come tralicci, supporti per pannelli solari e sistemi dispiegabili – direttamente nello spazio consente di superare i vincoli di lancio, ridurre la massa e sviluppare soluzioni progettuali impossibili da trasportare dalla Terra.

Questa visione è al centro del progetto AIMIS-LFAM (AI-Based Monitoring of Large Robotic Format Additive Manufacturing in Space), sviluppato nell’ambito del programma ESA – Technology Development & De-Risking. In qualità di Prime Contractor, Caracol ha guidato l’iniziativa coordinando un consorzio che include il Politecnico di Milano e OBO Space, rafforzando il proprio posizionamento tra i player europei più avanzati nella manifattura additiva robotica di grande formato. Il progetto, della durata di nove mesi, ha supportato direttamente framework strategici ESA come la Technology Vision 2040 e l’iniziativa SOLARIS, che promuovono infrastrutture spaziali sostenibili, autonome e resilienti.

Dalla LFAM terrestre alla produzione autonoma in orbita

Produrre nello spazio è profondamente diverso rispetto alla produzione sulla Terra. Microgravità, vuoto, gradienti termici estremi e radiazioni possono influenzare significativamente il comportamento dei materiali e la stabilità del processo. Allo stesso tempo, la supervisione umana è limitata o assente, rendendo impraticabili gli approcci tradizionali di controllo qualità.

Per rendere la LFAM robotica una soluzione concreta per applicazioni in orbita, il processo deve essere autonomo, intelligente e “self-aware”: capace di monitorarsi, rilevare difetti e garantire affidabilità in tempo reale. Forte della propria esperienza in estrusione robotica, LFAM e sistemi avanzati di produzione, Caracol ha sviluppato un’architettura di monitoraggio multi-sensore basata su AI, progettata specificamente per la propria tecnologia di stampa 3D robotica in composito, Heron AM.

All’interno del progetto AIMIS-LFAM, sensori nel visibile e nell’infrarosso sono stati integrati a Heron AM per acquisire dati geometrici e termici durante il processo di stampa. Questi flussi di dati sono stati elaborati tramite algoritmi di intelligenza artificiale addestrati a identificare anomalie come instabilità termiche e irregolarità del materiale durante la deposizione. Il Politecnico di Milano ha contribuito con competenze scientifiche in analisi dati, intelligenza artificiale e modellazione di processo, supportando lo sviluppo di algoritmi avanzati di monitoraggio e strategie di data fusion. OBO Space ha completato il consorzio con il proprio know-how di ingegneria aerospaziale, fornendo insight sui vincoli ambientali spaziali, l’integrazione di sistema e i requisiti di missione.

Le sperimentazioni condotte a Terra hanno dimostrato che la combinazione di dati multi-sensore e analisi basata su AI consente un rilevamento precoce e accurato dei difetti, migliorando significativamente la stabilità del processo. Durante il progetto, il sistema di monitoraggio è stato portato con successo da TRL 2 a TRL 3. Parallelamente, è stato definito un Development Plan strutturato per guidare le attività future verso i TRL 4–6, attraverso test estesi e dimostrazioni prototipali in ambienti rappresentativi.

Dalla validazione tecnologica alla manifattura orbitale

AIMIS-LFAM conferma che il monitoraggio abilitato dall’AI è un elemento chiave per la produzione autonoma nello spazio: combinando intelligenza artificiale avanzata e Heron AM, Caracol ha dimostrato elevate capacità di integrazione di sistema e una profonda competenza di processo, ponendo basi solide per una produzione additiva affidabile in orbita. Il progetto si allinea alla visione di lungo termine dell’ESA per infrastrutture spaziali sostenibili e autonome, aprendo la strada ad applicazioni future come sistemi di space-based solar power, grandi strutture dispiegabili e piattaforme di produzione orbitale.

Sulla base di questi risultati, Caracol è posizionata in modo unico per guidare la prossima generazione di progetti di manifattura spaziale. Gli sviluppi futuri si concentreranno sull’avanzamento di Heron AM verso livelli di maturità tecnologica superiori, con validazioni prototipali in ambienti di vuoto e microgravità e l’espansione verso una produzione orbitale completamente autonoma su larga scala. Con AIMIS-LFAM, Caracol non sta semplicemente adattando la manifattura allo spazio: sta definendo come le grandi strutture verranno costruite direttamente in orbita, plasmando il futuro della produzione spaziale.

Questa attività è stata svolta nell’ambito di un programma dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e finanziata dalla stessa. Le opinioni espresse nel presente documento non riflettono in alcun modo il parere ufficiale dell’Agenzia Spaziale Europea.

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