Fraunhofer IKTS presenta il sistema di getto multimateriale per ceramica e metalli
Un team dell’Istituto Fraunhofer per le tecnologie e i sistemi ceramici IKTS ha sviluppato un sistema per il getto multimateriale con il quale diversi materiali possono essere combinati in un unico componente prodotto additivamente. Ciò consente di implementare prodotti con proprietà o funzioni combinate. In questo sistema vengono utilizzati materiali particolarmente ad alte prestazioni come la ceramica e il metallo.
Con la produzione additiva, il prodotto desiderato non viene stampato da un unico pezzo, ma applicato strato per strato. Ciò consente una produzione precisa e individuale con proprietà del prodotto definite con precisione. E la tecnologia è in continua evoluzione.
Fraunhofer IKTS ha ora annunciato un grande passo avanti. I ricercatori hanno sviluppato un sistema che consente la produzione additiva di componenti multimateriali basati su sistemi di leganti termoplastici. Nel cosiddetto Multi Material Jetting (MMJ), diversi materiali con le rispettive caratteristiche differenti vengono combinati per formare un prodotto. “Al momento possiamo processare fino a quattro sostanze contemporaneamente”, spiega Uwe Scheithauer, scienziato dell’IKTS. Le aree di applicazione sono diverse e possono essere trovate ovunque le aziende vogliano produrre componenti multifunzionali altamente integrati con proprietà definite individualmente.
Produzione: dalla goccia al pezzo
La produzione avviene in un processo continuo. In primo luogo, i materiali di partenza ceramici o metallici in polvere sono distribuiti in modo omogeneo in una sostanza legante termoplastica. Le masse così prodotte vengono versate in sistemi di micro dosaggio (MDS), dopodiché inizia il processo produttivo vero e proprio. Nella MDS, le masse vengono fuse a circa 100 gradi Celsius, il che significa che possono essere dosate in modo molto preciso. Gli scienziati IKTS hanno sviluppato un software per consentire il posizionamento preciso delle goccioline: Controllati da computer, i sistemi di dosaggio depositano goccia a goccia ad alta precisione nel posto giusto, il che significa che il componente si accumula punto per punto – fino a 60 mm e 1000 gocce al secondo. Il sistema funziona con una dimensione della goccia compresa tra 300 e 1000 μm, che porta ad un’altezza degli strati applicati compresa tra 100 e 200 μm. Al momento la dimensione massima realizzabile è di 20 × 20 × 18 centimetri. »Il fattore decisivo è il dosaggio individuale dei materiali metallici o ceramici. Questo dosaggio garantisce che il prodotto finale fabbricato additivamente riceva le proprietà e le funzioni desiderate come resistenza, conduttività termica ed elettrica durante la successiva sinterizzazione nel forno “, afferma Scheithauer.
Motore satellitare ceramico con accenditore integrato
Un componente estremamente complesso, come l’accenditore in un motore satellitare in ceramica, può essere implementato con il nuovo sistema IKTS. Temperature estremamente elevate prevalgono nella camera di combustione di un tale motore. La ceramica resistente al calore è un materiale ideale per questo. MMJ può essere utilizzato per produrre un accenditore per il motore che è direttamente integrato e combina anche aree elettricamente conduttive ed elettricamente isolanti in un unico componente estremamente robusto. A tal fine sono necessari tre sistemi di dosaggio: uno per un materiale di supporto di supporto che viene decomposto durante il trattamento termico nel forno, un secondo per il componente elettricamente conduttivo e un terzo per il componente elettricamente isolante. Sono possibili numerose applicazioni anche nel settore dei prodotti di consumo, come la lunetta di un orologio in ceramica bicolore,
Grazie all’elevata precisione e flessibilità del sistema, non è adatto solo per la produzione di componenti multifunzionali. “Ad esempio, potremmo anche produrre semilavorati per pezzi in metallo duro. Poiché i sistemi di dosaggio funzionano in modo estremamente preciso, i pezzi grezzi sono già molto vicini al contorno finale e, a differenza dei processi convenzionali, non hanno quasi bisogno di essere
