Il team di ricercatori dell’Università di Toronto, guidato dal professor Yu Zou della Facoltà di Scienze Applicate e Ingegneria, sta promuovendo la tecnologia di stampa 3D in metallo per una vasta gamma di applicazioni nei settori aerospaziale, biomedico, energetico e automobilistico. Il loro laboratorio di stampa 3D in metallo utilizza la progettazione assistita da computer (CAD) per costruire materiali strato dopo strato, offrendo maggior controllo sulla microstruttura e le proprietà dei materiali rispetto ai metodi di produzione tradizionali.
Il processo di stampa 3D in metallo permette di creare oggetti complessi e personalizzati, costruendoli aggiungendo strati di materiale invece di rimuoverlo come nei metodi di produzione sottrattivi tradizionali. Questo processo riduce significativamente i tempi di produzione, i costi dei materiali e il consumo di energia, portando a un’industria manifatturiera più sostenibile.
Le stampanti 3D in metallo del laboratorio di Zou utilizzano la fusione laser selettiva e la deposizione diretta di energia per costruire oggetti. In primo luogo, il software CAD viene utilizzato per creare un modello 3D dell’oggetto e dei suoi livelli. Quindi, per ogni strato, la macchina deposita un sottile strato di polvere metallica, che viene successivamente fuso da un potente laser secondo la geometria definita dal modello 3D. Dopo che il metallo fuso si è solidificato, aderisce allo strato precedente o al substrato. Una volta completato ogni strato, la macchina ripeterà il processo di drogaggio della polvere e fusione laser fino a quando tutti gli strati non saranno stampati e l’oggetto sarà completato.
Il laboratorio di Zou è specializzato nella fusione laser selettiva e nella deposizione diretta di energia, due tecniche essenziali di produzione additiva di metalli. I ricercatori stanno esplorando la produzione di leghe avanzate e personalizzate utilizzando l’apprendimento automatico e la visione artificiale. Stanno anche applicando nuovi metodi sperimentali e analitici per comprendere meglio i processi di stampa e di fusione laser selettiva.
L’obiettivo del team è quello di sviluppare un sistema di stampa 3D controllato a circuito chiuso completamente autonomo in grado di rilevare e correggere i difetti nelle parti realizzate tramite la produzione additiva. Ciò potrebbe ampliare notevolmente l’adozione della produzione additiva in metallo in tutto il mondo.
Il team sta già collaborando con laboratori di ricerca governativi, tra cui il National Research Council Canada (NRC) e molte aziende canadesi, tra cui Oetiker Limited, Mech Solutions Ltd., EXCO Engineering e Magna International.
In definitiva, la stampa 3D in metallo ha il potenziale per rivoluzionare l’industria manifatturiera. Il team di Zou sta lavorando per migliorare la comprensione dei processi di produzione additiva di metalli e per sviluppare sistemi di stampa 3D più affidabili e autonomi. Ciò potrebbe consentire un’adozione più ampia della produzione additiva in metallo in tutti i settori, dal biomedico all’aerospaziale.
Ad esempio, la stampa 3D in metallo può essere utilizzata per creare protesi dentarie o impianti personalizzati per pazienti specifici tramite un modello 3D preciso con una precisione dimensionale di pochi micrometri. La prototipazione rapida consente anche facili regolazioni del design della protesi. E poiché gli impianti possono richiedere proprietà del materiale diverse in posizioni distinte, ciò può essere ottenuto semplicemente modificando i parametri di processo.
Il team sta anche lavorando per migliorare la comprensione della fisica fondamentale alla base del processo di produzione additiva, oltre a creare nuovi materiali strutturali e funzionali attraverso le sue applicazioni. Ciò potrebbe portare a nuovi materiali e componenti che offrono prestazioni superiori a quelle attuali, migliorando l’efficienza e la sicurezza dei prodotti in una vasta gamma di settori.
In generale, la stampa 3D in metallo è una tecnologia innovativa che offre una vasta gamma di opportunità in molti settori diversi. Il team di Zou sta lavorando per migliorare la comprensione della produzione additiva di metalli e per sviluppare sistemi di stampa 3D più affidabili e autonomi, con l’obiettivo di migliorare l’efficienza e la sostenibilità dell’industria manifatturiera e di fornire nuove soluzioni innovative per le sfide attuali e future.
