ricercatori lavorano su nuovi materiali semi-solidi che permetteranno una rivoluzione nella stampa di metalli

Come molti di voi sapranno, le community della stampa 3D si basano in gran parte sulle stampanti  FDM (vedasi RepRap ad esempio)  in grado di stampare gli oggetti in una varietà di filamenti di plastica. Questo sarà sicuramente molto divertente per  la prototipazione e il design, ma questa tecnologia manca di gran parte del potenziale per creare prodotti realmente commercializzabili: gli oggetti prodotti molto spesso non sono abbastanza robusti e dettagliati. Ciò costituisce un grande ostacolo per questa tecnologia di produzione additiva.

Le aziende di stampa 3D, incentrate su prodotti di consumo, tendono quindi a fare affidamento sulla stampa in metallo, ma anche in questo caso ci sono degli aspetti negativi.
La stampa 3d in metallo avviene mediante delle polveri che vengono fuse assieme con un laser di alta potenza, strato dopo strato.

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Questa tecnologia, denominata sinterizzazione laser selettiva (noto anche come SLS), è in grado di produrre risultati molto dettagliati, ma come detto prima ci sono alcuni aspetti negativi:

Innanzitutto il costo esorbitante delle stampanti SLS e DLMS fa si che poche imprese possano permettersele (di certo non le piccole-medie imprese).
Secondo problema sono le polveri usate. Di solito contengono in maggior parte polveri di ossidi metallici che ne indeboliscono le prestazioni (tra l'altro la stragrande maggioranza degli ossidi metallici è facilmente infiammabile all'aria, difetto non da poco...)
Un altro grande problema è la mancanza di varietà nei materiali disponibili.

semi-solidi, metalli, stampa 3dTutto ciò ha ispirato un'iniziativa scientifica  del Dott Dirian Apelian, in collaborazione con i ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory e Viridis 3D , una società specializzata nella stampa 3D con sede a Woburn, Massachusetts.

semi-solidi, metalli, stampa 3dInsieme si stanno dedicando alla ricerca di nuovi materiali semi-solidi che possono essere estrusi o utilizzati con le stampanti SLS. Questi nuovi materiali metallici potrebbero superare tutti i problemi che la stampa 3d di metalli ha fino ad ora incontrato e facilmente rivoluzionarne il settore.

Questo nuovo materiale permetterebbe anche un risparmio sui costi energetici, infatti il laser nelle stampanti  SLS o DLMS deve essere talmente potente da fondere le polveri metalliche. Per far ciò è necessaria una grande quantità di energia. Con i materiali semi-solidi basterebbe invece una frazione di quell'energia.

Grazie a questi materiali potrebbero nascere delle nuove super leghe che si potrebbero adattare a moltissimi campi. Si pensi ad esempio il campo delle protesi mediche, in cui l'utilizzo di queste super leghe "stampabili" permetterebbe un balzo di generazioni intere nel campo della fabbricazione delle protesi, molto più innovative e funzionali.

Avete presente il film "Terminator 2"? Sicuramente ricorderete il terminator metallo liquido, ebbene questo potrebbe non restare solamente finzione ...

semi-solidi, metalli, stampa 3dOvviamente non tutto è oro quello che luccica. Apelian dice che siamo ancora molto lontani dalla stampa di materiali del genere, e che ci sono numerosi ostacoli da superare.
Il problema principale e il controllo dello stato semi-solido della lega, si tratta ciò di analizzare le caratteristiche fisico-chimiche e stabilire il giusto compromesso tra solido e liquido, trovare la temperatura giusta di fusione. Senza entrare nei dettagli scientifici una delle possibilità su cui lavorare potrebbe essere studiare la tissotropia, ossia la proprietà del materiale solido di variare il suo stato in presenza di vibrazioni o sollecitazioni varie (esempio classico il ketckup, che deve essere agitato per uscire dal barattolo).

Resta il fatto che la ricerca di nuovi materiali da affiancare alle varie tecniche di stampa 3d, sia un campo molto interessante da esplorare e che potrà sicuramente permettere al fortunato scopritore di nuovi super-materiali, una rendita non da poco! Qualche chimico è interessato a mettersi in società a proposito?;-)

Speriamo che molto presto queste nuove super leghe arrivino sul mercato, permettendo in tal modo un salto epocale nelle tecnologie di stampa 3d dall'industria automobilistica a quella aerospaziale.

Voi che ne pensate di questi super-materiali? Vi convincono o avete qualche perplessità in merito?

 

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