Rivoluzione nella manifattura additiva 3D: si potranno stampare anche i metalli

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Dopo la plastica, anche i metalli si potranno stampare in 3D. Dopo anni di ricerche infruttuose, per la prima volta si potranno infatti stampare in tre dimensioni ben 4.500 delle 5.500 leghe metalliche finora note.

Ex laboratori di aeronautica

Il merito è dei ricercatori dei laboratori californiani Hrl – gli ex Hughes Research Laboratories dedicati alla ricerca in campo aeronautico – che hanno testato una tecnica risultata efficace per l’alluminio e conseguentemente applicabile alla maggioranza delle leghe note.

Il nodo delle crepe

Finora, un limite importante di queste ricerche era nella possibilità di applicare la tecnologia della manifattura additiva solo a un piccolissimo numero delle leghe esistenti. Il principale ostacolo nella fabbricazione di elementi metallici 3d consisteva infatti nel fatto che – durante i processi di fusione e solidificazione – si formavano delle crepe che mettevano in pericolo la solidità del manufatto finale.

Per ovviare al problema, i ricercatori guidati da Hunter Martin hanno messo a punto una nuova tecnica, basandosi su una teoria della nucleazione “elaborata 70 anni fa per risolvere un vecchio problema, utilizzando una macchina del 21/mo secolo”, spiega Martin. La nucleazione consiste nella transizione di un composto da una fase di aggregazione all’altra, per esempio da solido a liquido.

Nanoparticelle

Per risolvere il problema delle crepe nelle leghe di alluminio – elemento chimico fondamentale per l’industria automobilistica e aerospaziale – i ricercatori di Hrl hanno aggiunto delle nanoparticelle capaci di controllare il processo di solidificazione.

Per selezionare la combinazione adatta di nanoparticelle, hanno utilizzato un software con cui hanno analizzato più di 4.500 diverse leghe, finendo per selezionare quelle di idrogeno e zirconio. Le polveri di due leghe di alluminio sono così state ricoperte con le nanoparticelle – aggregati atomici con un diametro di soli 2 nano metri – e poi stampate in 3D con il laser. Sono state ottenute in questo modo parti metalliche resistenti e senza crepe, aprendo la strada alla manifattura 3d dei metalli.

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