12/11/2020 DESIGN, 3DMETALPRINTING, 3DFAUCETS, TECHNOLOGY - Autore: UNIQ-Ǝ!

Stampa 3D dei metalli: tecnologie e materiali


L’additive manufacturing si basa, in generale, sulla deposizione, strato su strato, di selezionate polveri di metallo, molto fini, prodotte attraverso degli atomizzatori. La polvere di metallo viene fusa o sinterizzata tramite un laser seguendo il disegno del modello digitale predefinito. Di seguito le principali tecnologie attualmente utilizzate per la stampa 3D additiva.

 

DED –Direct Energy Deposition

La tecnologia DED (Deposizione a energia diretta) è costituita da un ugello montato su un braccio che deposita materiale fuso su una superficie. Utilizza prevalentemente polveri metalliche e, in alternativa, filo metallico. Come proprio limite, presenta una scarsa qualità della superficie.

 

EBM –Electron Beam Melting

Si tratta di una tecnologia di fabbricazione additiva in cui una sorgente di elevata energia, composta da un fascio opportunamente concentrato e accelerato di elettroni, colpisce la polvere di metallo provocandone la fusione completa. Più prestazionale rispetto alla DED per quel che riguarda la finitura superficiale e la complessità delle forme realizzabili.

 

MBJ –Metal Binder Jetting

In questa tecnologia la polvere di metallo viene unita con un legante (binder) e viene successivamente sottoposta prima a un processo di debinding e infine a un trattamento di sinterizzazione.

 

SLM –Selective laser Melting

Nel processo SLM il fascio laser colpisce localmente lo strato di polvere appena depositato. L’energia, che riesce ad essere assorbita dalla polvere stessa, genera un volume di metallo fuso che solidifica in modo molto rapido. Delle tecniche illustrate è quella con le migliori prestazioni in termini di finitura delle superfici, complessità delle forme, densità e proprietà meccaniche. Idonea a produzioni di nicchia con numeri più limitati.

 

Principali materiali utilizzati

Nella stampa 3D additiva, uno dei metalli più comunemente usati è il titanio puro (Ti64 o TiAl4V), in virtù delle sue caratteristiche di versatilità, resistenza e leggerezza. Molto utilizzato nell’aerospaziale, nel biomedicale e nel settore del motor sport.

 

Un altro materiale molto utilizzato è l’acciaio inossidabile SS316L (denominato anche 1.4404) una lega di acciaio a basso tenore di carbonio, estremamente resistente alla corrosione e  con una robustezza eccellente.  Gli acciai inox differiscono in base alla percentuale di perso degli elementi che formano la lega. Così, ad esempio, il 316 L (che è uno dei più diffusi), è formato da una bassa percentuale di carbonio (inferiore allo 0,03%), da una percentuale di cromo compresa tra il 16,5 e il 18,5%, da nichel tra il 10,5 e il 13,5% e molibdeno tra il 2 e 2,25%. Stampato in 3D l’acciaio inox 316L ha una duttilità elevata e buone proprietà termiche e può essere utilizzato per applicazioni tecniche destinate al settore meccanico, medico o ingegneristico, all’uso alimentare, alla realizzare parti di orologi o gioielli.

 

Un altro materiale utilizzato nella stampa 3D è l’Inconel (marchio registrato dell'azienda statunitense Special Metals Corporation): fa riferimento alla famiglia delle superleghe a struttura austenitica a base di nichel-cromo. L'Inconel è una lega, principalmente a base di nichel (48%-72%) e cromo (14%-29%). Presenta un'ottima resistenza all'ossidazione alle alte temperature e alla corrosione.

 

Il rame e le sue leghe offrono invece un’ottima combinazione di conduttività elettrica, conduttività termica, elevata rigidità, anche a temperature elevate, e elevata resistenza alla corrosione. Queste proprietà rendono questi materiali ideali per la realizzazione di particolari scorrevoli o che richiedono una grande resistenza all’usura e per utilizzi nel settore dell’ingegneria elettrica (es. pinze robotiche, scambiatori di calore, dischi di saldatura, etc.).

 

In virtù delle sue riconosciute qualità di leggerezza, resistenza, flessibilità anche l’alluminio, e le sue leghe (in particolare AlSi10Mg), è uno dei metalli utilizzati nella stampa in 3D. Per le sue caratteristiche ha notevoli applicazioni nei settori automobilistico, aerospaziale e dell'automazione, in particolare per la realizzazione di condutture, parti di motore, strumenti di produzione e stampi, sia per prototipazione che fabbricazione

 

Con la Stampa 3D dei Metalli si aprono quindi nuove grandi prospettive per l’industria e il design, anche in settori legati a sistemi di produzione più tradizionali: il futuro è quindi qui?

Noi di UNIQ∙Ǝ! pensiamo di sì! E voi?
















  

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