BAYERISCHE METALLWERKE BREVETTA UNA NUOVA TECNOLOGIA DI PRODUZIONE DI LEGHE DI TUNGSTENO PER LA STAMPA 3D
L’azienda tedesca di lavorazione dei metalli Bayerische Metallwerke GmbH, una consociata di Wolfram Industrie , ha sviluppato e brevettato un nuovo processo di produzione di materiale specifico per la lega di tungsteno.
Il processo è speciale in quanto è in grado di produrre miscele di pre-lega di tungsteno ad alta concentrazione (WNiFe e WNiCu) sotto forma di polvere, consentendo ai materiali di essere utilizzati sia nella stampa 3D che nei processi di rivestimento. Sostenuta da una fase di sviluppo di due anni, la società ritiene che il suo nuovo processo aprirà la strada a geometrie di parti più complesse in tungsteno, offrendo nuove opzioni per applicazioni come la produzione di utensili e la schermatura dalle radiazioni stampate in 3D.
“La particolarità della nostra lega di tungsteno-nichel-ferro è che la otteniamo sotto forma di polvere prelegata”, spiega il dott. Hany Gobran, responsabile della ricerca e sviluppo presso Bayerische Metallwerke. “Questo è adatto come prodotto di partenza per i processi di stampa e rivestimento 3D.”
Le leghe di tungsteno sono note per la loro eccellente resistenza alla corrosione e l’elevata conduttività termica, che le rendono un candidato perfetto per la colata in conchiglia di parti in alluminio. Il metallo pesante è anche estremamente denso, arrivando a 19,3 g/ cm³ . Con una densità paragonabile a quella dell’oro, il tungsteno è ampiamente utilizzato nella produzione di utensili e nella schermatura dalle radiazioni alfa e gamma nel settore sanitario.
“Grazie alla sua resistenza alla corrosione e all’erosione dei metalli fusi, nonché alla sua eccellente conduttività termica, il tungsteno è il materiale preferito nel campo dell’alluminio fuso”, afferma Nabil Gdoura, ingegnere di ricerca e sviluppo presso Bayerische Metallwerke. “L’altissima densità nella sua forma pura lo rende anche una buona alternativa al piombo nocivo, che è ancora utilizzato per la schermatura dalle radiazioni in medicina, ad esempio”.
Sfortunatamente, il tungsteno ha anche il punto di fusione più alto di tutti gli elementi chimici (3.400°C) e una durezza Mohs di 7,5, il che lo rende estremamente difficile da lavorare. Pertanto, le parti in tungsteno con geometrie più complesse come curve e fori sono spesso realizzate invece solo in acciaio per utensili per lavorazione a caldo, grazie alla sua facilità d’uso e alla stampa 3D.
Produzione di leghe di tungsteno per la stampa 3D
Secondo Bayerische Metallwerke, tutte le leghe di tungsteno per stampa 3D disponibili in commercio fino ad oggi sono state prodotte con concentrazioni relativamente elevate di ferro e nichel, spesso senza alcuna prelega. Poiché i punti di fusione di questi metalli sono significativamente inferiori a quelli del tungsteno, i processi di produzione additiva ad alta temperatura come la fusione a letto di polvere spesso provocano la loro evaporazione incontrollabile.
Il nuovo processo Bayerische Metallwerke risolve questo problema pre-legando la miscela di polvere prima della lavorazione. Combinando tutti e tre gli elementi come materiale multifase in ogni singola particella di polvere, la composizione e la distribuzione della lega finale possono essere controllate molto attentamente. In quanto tale, il metallo può essere lavorato ad alte temperature senza perdere ferro, nichel o rame.
L’azienda afferma che il suo nuovo processo è in grado di produrre leghe con 80% – 98,5% (in peso) di tungsteno, 0,1% – 15% di nichel e 0,1% – 10% di ferro e/o rame, a seconda dell’applicazione desiderata. Con densità di 17 – 18,8 g/cm 3 , i materiali in lega sono più che adatti per i casi d’uso convenzionali del tungsteno nella fusione dell’alluminio, nella produzione di utensili e nella schermatura dalle radiazioni. Come bonus, il processo brevettato consente anche di determinare il comportamento del flusso e la granulometria delle particelle di polvere.
“Maggiore è la proporzione di tungsteno nel prodotto finale, più è resistente all’alluminio fuso e migliore è la sua conduttività termica”, conclude Gobran. “Se, d’altra parte, la buona duttilità e la lavorabilità meccanica giocano un ruolo maggiore, anche la proporzione di tungsteno nella lega può essere ridotta di conseguenza. La composizione può quindi essere sempre adattata all’applicazione specifica e alla rispettiva complessità della forma.
Parti in lega di tungsteno stampate in 3D da Bayerische Metallwerke. Foto via Bayerische Metallwerke.
Produzione di polveri per la produzione additiva industriale
Sebbene possa essere sullo sfondo, il settore della produzione di polveri è assolutamente cruciale per il successo della produzione additiva industriale. All’inizio di quest’anno, Pyrogenesis , specialista nella tecnologia di atomizzazione al plasma, ha annunciato il successo dei test della sua linea di produzione di polveri Additive Manufacturing NexGen . A seguito di una decisione strategica di ritardare la produzione commerciale, l’azienda con sede a Montreal è stata in grado di implementare miglioramenti e ora ha testato la coerenza tra lotti e lotti nella sua linea di produzione.
Altrove, la società mineraria e metallurgica canadese Rio Tinto ha recentemente sviluppato una nuova polvere di stampa 3D in acciaio utilizzando la tecnologia di atomizzazione dell’acqua. Sebbene sia opinione diffusa che solo gli atomizzatori a gas e plasma ad alto costo siano in grado di produrre polveri di livello industriale, la nuova polvere di acciaio dell’azienda ha dimostrato che l’atomizzazione dell’acqua è un percorso più conveniente per la produzione di polveri per stampa 3D.
