Dal legno alla ceramica ad alte prestazioni prodotta in modo additivo e sostenibile per condizioni estreme
Un progetto di ricerca innovativo della cattedra di materiali ceramici presso l’Università di Bayreuth in collaborazione con l’SKZ Plastics Center sta studiando la trasformazione di impasti verdi prodotti in modo additivo in ceramiche di alta qualità.
Componenti SiSiC rappresentativi, fabbricati in modo convenzionale basati su corpi verdi WPC dopo silicizzazione liquida superiore a 1420 gradi Celsius.
Un progetto di ricerca lanciato di recente sta studiando un nuovo percorso di processo per produrre ceramiche in modo più economico, sostenibile e con maggiore libertà geometrica. La particolarità dell’approccio scelto è che un materiale lavorabile termoplasticamente viene utilizzato per la produzione di impasti verdi. In ceramica, una pasta verde è un grezzo non cotto che può ancora essere facilmente lavorato. Jalena Best, assistente di ricerca presso il Dipartimento di materiali ceramici dell’Università di Bayreuth, spiega: “In primo luogo, il corpo verde è costituito da granulato composito di polimero di legno. Questo viene pirolizzato in azoto a temperature superiori a 1000 gradi Celsius per produrre un corpo di carbonio puro.È importante per il prodotto finale che il corpo in carbonio sia il più dimensionalmente stabile e privo di bolle. Infine, il corpo in carbonio è infiltrato con silicio liquido.
Due progetti di ricerca hanno già dimostrato la fattibilità di questo percorso di processo. Nel progetto ora avviato, le possibilità applicative devono essere ampliate.
“Il progetto di ricerca contribuisce al raggiungimento di obiettivi sociali risparmiando risorse ed energia grazie a questo innovativo percorso produttivo”, sottolinea il Prof. Dr.-Ing. Stefan Schafföner, titolare della Cattedra dei materiali ceramici. “Inoltre, la combinazione di produzione additiva, composto termoplastico a base di legno e l’obiettivo di produrre una ceramica SiSiC biogenica vicino al contorno è nuova ed economicamente interessante”, aggiunge il professor Schafföner.
Produzione quasi a forma di rete mediante produzione additiva
“L’obiettivo del nuovo progetto è ora quello di elaborare il materiale, che è altamente riempito di legno, utilizzando la produzione additiva”, spiega Moritz Grünewald, uno scienziato del gruppo di sviluppo dei materiali presso SKZ. “Per poter elaborare il composto materiale sulle stampanti 3D, deve avere proprietà speciali”, continua Grünewald. La produzione additiva consente una produzione quasi a forma di rete e quindi una minima rilavorazione necessaria del materiale duro. Inoltre, integrazioni funzionali completamente nuove, come componenti graduati, possono essere ottenute tramite la stampa 3D, rendendo possibili nuovi tipi di applicazioni. La modellatura additiva sarà studiata utilizzando due metodi: FDM (Fused Deposition Modelling) e FGF (Fused Granular Fabrication).
Il progetto “Stampa 3D di WPC per la produzione di componenti SiSiC complessi a forma di rete vicina” 22307 N della Fördergemeinschaft für das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum eV FSKZ è finanziato dal Ministero federale tedesco dell’economia e dell’energia attraverso la Federazione tedesca di Associazioni di ricerca industriale (AiF) nell’ambito del programma per la promozione della ricerca industriale congiunta (IGF).
Lehrstuhl Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth