Che cos’è la formazione elettromagnetica?

La formazione elettromagnetica è un processo in cui alti livelli di energia elettrica generano un campo magnetico opposto in un oggetto metallico che viene quindi formato secondo la forma del campo magnetico più forte nel generatore di bobine di lavoro. Viene spesso utilizzato per formare metalli altamente conduttivi come rame e alluminio, ma può anche essere utilizzato per formare parti in acciaio o per unire materiali conduttori e non conduttori, come rame e ceramica. Poiché il processo ha un fabbisogno energetico così elevato ed è soggetto a effetti di inerzia che richiedono un controllo preciso, viene generalmente utilizzato solo per restringere o espandere i tubi metallici. La formatura ad alta velocità mediante campi magnetici ha anche applicazioni nella ricerca sulla formatura della lamiera e dei compositi metallo-ceramica utilizzati nei superconduttori e in altri componenti.

Il processo di formazione elettromagnetica, o formazione EM, esiste sin dalle prime ricerche condotte da Pyotr Kapitza, un fisico russo che ha vinto il Premio Nobel per la fisica nel 1978. Ha iniziato a ricercare il processo, noto anche come magneforming, nel 1924 utilizzando batterie al piombo per generare un campo magnetico fino a 500,000 Gauss di intensità per tre millisecondi di durata. Gauss è una misura della forza di un campo magnetico e, in confronto, il campo magnetico terrestre varia da 0.3 a 0.6 Gauss. La ricerca di Pyotr sulla produzione di campi magnetici di intensità superiore a 300,000 Gauss ha provocato esplosioni violente, e in seguito i tentativi di formazione elettromagnetica sono passati alla scarica rapida di banchi di condensatori ad alta tensione.

Alla fine degli anni ‘1950, la formatura elettromagnetica aveva brevetti industriali depositati sul processo e le parti tubolari venivano modellate da essa nei primi anni ‘1960. L’industria aerospaziale ha visto un uso per il metodo, in quanto può formare tubi estremamente uniformi. Tutte le principali società di produzione aerospaziale commerciale in tutto il mondo avevano le proprie apparecchiature di magneforming negli anni ‘1970 e stavano perfezionando il processo negli anni ‘1980.

Lo sviluppo della tecnologia di formatura elettromagnetica è rimasto in gran parte segreto, poiché ha applicazioni nella ricerca sulla fusione termonucleare. Un pratico reattore a fusione non produrrebbe scorie nucleari, non avrebbe alcuna possibilità di fondersi e potrebbe funzionare con combustibile al deuterio estratto dall’acqua di mare, quindi molte nazioni sono in competizione per essere le prime a perfezionare il processo. Uno dei problemi più fondamentali con la ricerca sulla fusione è come contenere la reazione di fusione e i campi magnetici studiati nella formazione elettromagnetica potrebbero essere la soluzione al problema.