Introduzione al nuovo sistema FS621M-Cu
Farsoon ha presentato l’ultima generazione della propria piattaforma di produzione additiva dedicata alle leghe di rame. Il modello FS621M-Cu è stato concepito per la lavorazione in grande formato di materiali altamente riflettenti quali CuCrZr, offrendo una superficie utile di stampa più ampia e nuove soluzioni di gestione termica per garantire processi stabili anche su componenti di notevoli dimensioni.
Caratteristiche tecniche principali
Quattro laser in fibra da 1000 W (1060–1080 nm): il posizionamento e la sincronizzazione di questi laser permettono di distribuire uniformemente l’energia, riducendo il rischio di difetti tipici del rame, come porosità e deformazioni.
Rivestimento anti-riflesso della camera di stampa: un trattamento specifico delle pareti interne limita la riflessione dei fasci laser, migliorando la precisione di fusione dello strato metallico.
Sistema di gestione termica intelligente: sensori e circuiti dedicati monitorano in tempo reale la temperatura del letto di polvere e della parte in costruzione, adattando i parametri di processo per mantenere un profilo termico ottimale.
Parametri di processo personalizzati: Farsoon ha sviluppato settaggi laser su misura per CuCrZr che consentono di ottenere valori di conducibilità termica pari o superiori a 345 W/(m·K), diffusività termica di almeno 95 mm²/s e calore specifico di 0,35 J/(g·K).
Evoluzione della piattaforma Farsoon
Il percorso di Farsoon nel settore del rame è iniziato nel 2017 con la serie FS271M, che ha introdotto per la prima volta la compatibilità con polveri di rame puro. L’esperienza maturata in questi anni ha portato alla realizzazione del FS621M-Cu, un sistema progettato per componenti dal diametro superiore a 600 mm e altezza fino a 850 mm, dimensioni utili per applicazioni aerospaziali complesse.
Collaborazione con un costruttore aeronautico
Dal 2023 Farsoon lavora a stretto contatto con un importante produttore del settore aerospaziale per sviluppare una soluzione di laser powder bed fusion in grado di realizzare monoblocchi di rame per camere di combustione. Il risultato declinato sul FS621M-Cu ha portato alla stampa di un liner per camera di spinta con diametro di 600 mm e altezza di 850 mm, una delle più vaste componenti in lega di rame 3D mai prodotte in un unico pezzo.
Confronto con altre soluzioni industriali
Eplus3D ha messo a punto ottimizzazioni di processo per il rame-cromo-zirconio (C18150) senza apportare modifiche hardware, dimostrando stabilità meccanica e affidabilità per cicli di lavoro prolungati.
EOS, attraverso un centro di ricerca aperto in collaborazione con l’Università di Wolverhampton nel Regno Unito, concentra l’impegno sull’espansione delle potenzialità del rame nei sistemi di fusione a letto di polvere, esplorando nuovi parametri, leghe e geometrie interne per canali di raffreddamento ottimizzati.
Ambiti applicativi in crescita
Aerospazio: le strutture monolitiche in rame con canali di raffreddamento integrati garantiscono performance elevate e durature nelle camere di combustione e nei motori a razzo.
Semiconduttori: componenti con geometrie complesse realizzate in leghe di rame consentono di migliorare la dissipazione termica nei sistemi di produzione di chip.
Mobilità elettrica: il rame AM offre libertà progettuale per scambiatori di calore e componenti di raffreddamento circuitali, con un impatto positivo sull’efficienza dei veicoli.
Data center e intelligenza artificiale: Alloy Enterprises ha sviluppato un sistema di raffreddamento diretto a liquido in lega di rame e alluminio, sfruttando geometrie ottenibili solo con l’additive manufacturing per ridurre i consumi energetici degli impianti di calcolo intensivo.
Prospettive e sviluppi futuri
L’adozione su larga scala delle leghe di rame nel 3D printing passerà attraverso ulteriori perfezionamenti dei parametri di processo e dell’integrazione dei sistemi di monitoraggio. L’interazione tra centri di ricerca come il National Research Council canadese, istituzioni accademiche europee e produttori OEM garantirà un continuo avanzamento tecnologico e nuovi standard di qualità.
Tabella 1: Specifiche principali del sistema FS621M-Cu
| Caratteristica | Descrizione |
|---|---|
| Superficie di stampa utile | Grande formato, diametro fino a 600 mm, altezza fino a 850 mm |
| Laser | 4 × laser in fibra da 1000 W (1060–1080 nm) |
| Rivestimento camera | Trattamento anti-riflesso per ridurre diffusione dei fasci laser |
| Gestione termica | Sensori e circuiti smart per monitorare e regolare la temperatura in tempo reale |
| Parametri di processo (CuCrZr) | Conducibilità ≥345 W/(m·K); diffusività ≥95 mm²/s; calore specifico ≥0,35 J/(g·K) |
Tabella 2: Confronto tra soluzioni per la stampa 3D di leghe di rame
| Fornitore | Sistema / Approccio | Modifiche hardware | Ottimizzazioni di processo | Note principali |
|---|---|---|---|---|
| Farsoon | FS621M-Cu | Rivestimento anti-riflesso; nuovi laser | Parametri dedicati a CuCrZr | Grande formato; collaborazione con OEM aerospaziale |
| Eplus3D | Piattaforma esistente | Nessuna | Parametri per C18150 | Affidabilità per cicli prolungati |
| EOS | Laser powder bed fusion (UK centre) | Upgrade costante | Sperimentazione con polveri e geometrie | Focus su canali di raffreddamento integrati |
| Alloy Enterprises | Direct liquid cooling in lega rame-alumino | – | Progettazione di geometrie uniche | Soluzione per data center e AI |
Tabella 3: Applicazioni emergenti delle leghe di rame in AM
| Settore | Esempio di componente | Vantaggi |
|---|---|---|
| Aerospazio | Liner per camera di spinta (Ø 600×850 mm) | Strutture monolitiche con canali di raffreddamento |
| Semiconduttori | Componenti per processi di fabbricazione | Migliore dissipazione termica |
| Mobilità elettrica | Scambiatori di calore | Maggiore libertà geometrica e efficienza |
| Data center / AI | Sistemi di raffreddamento diretto liquid | Riduzione consumi energetici e ottimizzazione spazio |
