2Smartest

1. Executive Summary
1.1 Relazione tra business idea e enti di ricerca
L’idea imprenditoriale, denominata 2SMArtEST (Shape Memory Alloy -based SMArt Engineering Solutions and Technologies) trae origine da un progetto di ricerca condotto in collaborazione tra l’Università della Calabria e l’Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare (CERN) con sede a Ginevra (https://home.cern/news/news/engineering/shape-memory-material-provides-solution-hl-lhc). Scopo del progetto è lo sviluppo di sistemi di accoppiamento di tubi, basati su leghe a memoria di forma (SMA, shape memory alloys), per le applicazioni di ultra alto vuoto (UHV, Ultra High Vacuum) negli acceleratori di particelle. Il progetto è stato supportato dal gruppo Vacuum, Surface and CTechnologies afferente al Technology Department del CERN (TE-VSC) e dal Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e Gestionale dell’Università della Calabria (DIMEG). Il progetto ha avuto inizio nel 2015 ed alla data odierna sono stati sviluppati prototipi funzionanti in scala 1:1. I prototipi sono stati validati sia mediante esperimenti di laboratorio che in ambiente operativo (TRL 6/7).
La start-up 2SMArtEST sarà supportata dai programmi di incubazione dell’Università della Calabria e del CERN. Infatti, 2SMArtEST ha già avuto il riconoscimento come spin-off dell’Università della Calabria ed è stato avviato il processo di riconoscimento come spin-off CERN. Tali programmi prevedono l’utilizzo a titolo non oneroso di attrezzature di laboratorio, la concessione di spazi dedicati, il supporto nei processi di tutela della proprietà intellettuale oltre che l’accesso alle reti di partnership internazionali. Ciò agevolerà la divulgazione dei risultati conseguiti per applicazioni in altri contesti oltre che il possibile avvio di partnership industriali e/o commerciali.
I co-proponenti dell’idea imprenditoriale ricoprono ruoli chiave nell’ambito del progetto di ricerca Unical-CERN. Più in particolare, il Prof. Carmine Maletta, attualmente in servizio in qualità di Professore Associato presso il DIMEG e Cooperative Associate presso il CERN, ricopre il ruolo di responsabile tecnico scientifico del progetto per il DIMEG; il Dr. Fabrizio Niccoli, in servizio come Research Fellow presso il CERN dal 2017 e PhD student CERN-Unical nel periodo 2014-2017, ricopre il ruolo di Principal Investigator per le tecnologie oggetto del progetto; il Dr. Emanuele Sgambitterra, in servizio presso il DIMEG con la qualifica di Ricercatore Universitario, e l’Ing. Pietro Magarò, dottorando di ricerca presso il DIMEG, hanno fornito un contributo significativo per l’espletamento delle attività di ricerca inerenti il progetto.

1.2 Sintesi del progetto imprenditoriale
L’idea progettuale si propone di incrementare il livello di maturità tecnologica dei sistemi sviluppati nell’ambito del progetto di ricerca Unical/CERN (TRL attuale 6/7), sia per applicazioni UHV (Ultra High Vacuum) nel campo della fisica delle particelle che per possibili implementazioni in altri contesti ingegneristici, per i quali lo stadio di sviluppo risulta a livello più basso (TRL 4). In particolare, l’elevata capacità di generazione di forza delle SMA, attivabile/controllabile da remoto mediante variazioni di temperatura, permette di realizzare sistemi di accoppiamento e/o giunzione a tenuta stagna, che spaziano dal campo dell’ultra alto vuoto fino alle alte pressioni (HP, High Pressure). Tali tecnologie trovano interessanti potenzialità applicative in differenti settori dell’ingegneria, della chimica e della fisica, soprattutto in contesti operativi critici e/o ostili sia per sia l’integrità strutturale dei materiali che per ragioni di sicurezza e tutela della salute degli operatori, legate alle operazioni ordinarie e/o straordinarie di montaggio/smontaggio e manutenzione. Ciò rappresenta un significativo vantaggio per i sistemi UHV degli acceleratori di particelle, soprattutto nelle aree caratterizzate da elevata radioattività ambientale. Inoltre, l’utilizzo di connettori SMA risulta significativamente vantaggioso nel settore Oil & Gas, per esempio per le installazioni sottomarine, negli impianti chimici, caratterizzati spesso da ambienti altamente aggressivi, nei settori aeronautico ed aerospaziale, anch’essi operanti spesso in condizioni ostili. In tutti questi contesti, lo sfruttamento delle caratteristiche di memoria di forma permette, appunto, di realizzare sistemi di accoppiamento estremamente compatti ed attivabili/controllabili da remoto mediante variazioni di temperatura, che non richiedono la presenza fisica dell’operatore o comunque che ne comportano una esposizione limitata. Tale caratteristica rende la tecnologia proposta unica e insostituibile rispetto alle soluzioni di accoppiamento attualmente disponibili sul mercato, ovvero sia rispetto alle giunzioni permanenti (e.g. saldature) che rispetto a quelle smontabili (e.g. flange imbullonate). Ulteriori, vantaggi consistono nella estrema compattezza e leggerezza dei connettori SMA rispetto alle flange tradizionali, oltre nella possibilità di realizzare giunzioni bi-materiale. Ciò conferisce benefici significativi in differenti settori high-tech, quali quello aeronautico/aerospaziale, dove le esigenze di spazio e leggerezza risultano spesso requisiti progettuali prioritari. Inoltre, le esigenze legate alle giunzioni dissimili (e.g. alluminio/acciaio/rame/titanio) non trovano ad oggi soluzioni tecnologiche compatibili ed efficienti nemmeno nel campo delle giunzioni permanenti (e.g. saldature). I sistemi SMA permettono di creare accoppiamenti bi-materiale con performance e flessibilita’ superiori oltre che con evidenti vantaggi economico/commerciali.
L’idea di utilizzare le proprietà di recupero di forma e di generazione di forza delle SMA per lo sviluppo di sistemi di accoppiamento non risulta inedita. Infatti, uno dei primi tentativi in tale ambito risale ad alcuni decenni fa e consiste nell’utilizzo di anelli SMA di piccole dimensioni per realizzare accoppiamenti permanenti non saldati nei circuiti idraulici del jet F-14. A partire da questa idea pionieristica, sono state condotte diverse attività di ricerca negli ultimi decenni, come dimostrato dalla pubblicazione di differenti articoli scientifici, con lo scopo di sviluppare tecnologie più fruibili da utilizzare in differenti settori tecnologici. All’interno di tale contesto, alcune aziende fondano il proprio business sull’idea di sviluppare soluzioni basate su leghe a memoria di forma per lo sviluppo di sistemi di connessione di interesse commerciale/industriale. In particolare, esistono due aziende nel mercato americano, la Intrinsic Devices Incorporated (https://www.intrinsicdevices.com) e la Aerofit LLC (http://www.aerofit.com). Tali aziende sviluppano e propongono soluzioni chiavi in mano per l’accoppiamento di tubi, principalmente basate sull’utilizzo di leghe SMA a larga isteresi termica (e.g. leghe ternarie nichel-titanio-niobio e nichel-titanio-ferro). Tuttavia, le soluzioni proposte da tali aziende non rispondono alle esigenze essenziali che hanno dato origine alle attività di ricerca condotte nell’ambito del progetto Unical-CERN. Di seguito un elenco dei principali vantaggi competitivi delle tecnologie proposte rispetto alle soluzioni dei competitor:
– Utilizzo in ambienti ostili/critici. Le soluzioni dei competitor non sono sviluppate, testate e certificate per operare in contesti critici (e.g. radiazioni ionizzanti).
– Tenute impermeabili in un ampio intervallo di pressione da UHV a HP. Tale requisito richiede il ricorso a metodi di progettazione e strategie di sealing e ad-hoc, già sviluppate nell’ambito delle ricerche Unical-CERN.
– Smontabilità e rimontabilità. Sono state sviluppate metodologie di allenamento termomeccanico in grado di realizzare sistemi di accoppiamento smontabili e riutilizzabili. Di contro le soluzioni competitor realizzano giunzioni permanenti e/o non riutilizzabili, ovvero sostitutive della saldatura.
– Giunzioni di tubi di grosso diametro (superiori a 150 mm). Sono state sviluppati metodi in grado di superare le limitazioni tecnologiche legate ai processi di produzione ed ai trattamenti termo-meccanici utilizzati ad oggi per anelli di piccolo/medio diametro (fino a 100 mm).
– Intervallo di stabilità termica. Le ricerche condotte nell’ambito del progetto Unical-CERN hanno permesso di allargare in maniera significativa l’intervallo di stabilità termica delle SMA, mediante l’esecuzione di speciali trattamenti termo-meccanici.
La roadmap del progetto consiste in una fase di incubazione della durata di tre anni e nel progressivo ingresso nel mercato, a partire dalle applicazioni nel campo della fisica delle alte energie, già dal secondo anno, e dalle prime applicazioni in altri settori a partire dal quarto anno. La penetrazione del mercato sarà fortemente agevolata dalla divulgazione dei risultati conseguiti nell’ambito delle applicazioni CERN, anche mediante l’accesso diretto alle reti commerciali e di partnership su scala mondiale.
Nel periodo di incubazione sono previsti contratti per la fornitura di prodotti e/o servizi di consulenza a supporto delle attività di validazione/certificazione dei sistemi, soprattutto nell’ambito della fisica delle alte energie. Questa fase sarà supportata in maniera significativa dai programmi di incubazione dell’Università della Calabria e del CERN e le attività saranno articolate secondo due differenti direttrici:
– Incremento del TRL per tutti gli ambiti di applicazione selezionati. Verrà portata avanti l’attività di sviluppo in collaborazione con il CERN ma verranno anche sviluppati nuovi elementi prototipali per ciascuno dei settori individuati. La scelta dei prototipi da sviluppare nascerà da confronti tecnici con aziende potenzialmente interessate alle tecnologie anche sfruttando le reti commerciali e di partnership di Unical e CERN.
– Ingegnerizzazione dei processi di produzione e funzionalizzazione dei connettori SMA. Tale direttrice ha lo scopo di implementare le tecnologie di produzione e funzionalizzazione delle SMA, attualmente realizzate mediante complesse e onerose operazioni di laboratorio, in processi efficienti ed industrialmente sostenibili. In particolare, verranno progettate e sviluppate macchine ad-hoc in grado di riprodurre in chiave industriale i complessi trattamenti termici e meccanici necessari per la funzionalizzazione dei connettori.
La start-up si avvarrà, almeno nel periodo di incubazione, di una struttura organizzativa semplificata del tipo funzionale. L’azienda sarà suddivisa in aree omogenee per ambito di attività:
– Amministrazione e acquisti
– Ricerca e sviluppo (R&D)
– Produzione
– Marketing e vendite
I primi tre ambiti di attività saranno supportati dai soci co-fondatori e da figure qualificate da reclutare. Le attività di marketing, saranno supportate sia da personale interno, che attraverso il Dipartimento di Knowledge Transfer (KT) del CERN, come previsto dalle politiche di supporto alle aziende spin-off. Infine, sono in corso discussioni/trattative con possibili partner commerciali.
La governance sarà affidata ad un amministratore unico, identificato nella figura del co-proponente Carmine Maletta, il quale coordinerà anche le risorse e le attività Amministrative. Fabrizio Niccoli avrà il ruolo di Direttore Tecnico del reparto R&D. Emanuele Sgambitterra avrà il ruolo di Direttore Operativo. Infine, Pietro Magarò avrà il ruolo di socio lavoratore e sarà responsabile delle attività R&D e del processo di produzione. Nel periodo di incubazione è inoltre previsto il ricorso a personale tecnico per il supporto nelle attività di testing e produzione. A partire dal terzo anno di attività sarà inoltre necessario ricorrere al reclutamento di un’ulteriore figura di personale addetto R&D.
Il conto economico previsionale prevede una struttura costi e ricavi bilanciata e, al netto degli ammortamenti, direttamente proporzionale. Nel primo anno il valore della produzione non è sufficiente a coprire tutte le voci di costo, su cui gravano in maniera significativa le attività R&D. Il risultato di esercizio al primo anno è negativo pari a circa -90k€ (EBDTA% -65%). Al secondo anno si assiste ad un significativo aumento dei ricavi da vendite che, unitamente alla crescita mitigata dei costi del personale, assicurano utili per circa 60k€ (EBDTA% 28%). I sensibili incrementi di ricavi al terzo anno rispecchiano le previsioni di penetrazione di mercati differenti dalle applicazioni CERN. In definitiva, è previsto un utile di esercizio di circa 110k€ (EBDTA% 31%).