Il team di ricerca guidato dal dottor Sang-woo Song, dal dottor Chan-kyu Kim e dal dottor Kang-myung Seo del Dipartimento di Tecnologia di Giunzione del Korea Institute of Materials Science (KIMS), un istituto di ricerca finanziato dal governo sotto il Ministero della Scienza e delle ICT, ha sviluppato una tecnologia fondamentale per il controllo del volume di metallo fuso nel processo di stampa 3D di metallo utilizzando tecniche di saldatura. Ciò è stato ottenuto attraverso una collaborazione con il team di ricerca guidato dal professor Young-tae Cho e dal professor Seok Kim del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università di Changwon e il team di ricerca guidato dal dottor Dae-won Cho del Busan Machinery Research Center presso il Korea Institute of Machinery & Materials. In seguito a ciò, hanno sviluppato con successo una penna per la stampa 3D di metallo che può continuare a stampare metallo in uno spazio tridimensionale con libertà.
La tecnologia di penna per la stampa 3D di metallo sviluppata dal team di ricerca ha il vantaggio di poter stampare liberamente e continuamente metallo nella direzione del movimento della torcia di saldatura nello spazio tridimensionale. Rispetto alla stampa 3D di metallo convenzionale utilizzando i laser, il costo di costruzione dell’attrezzatura è basso, e la produzione additiva può essere eseguita rapidamente utilizzando materiali di saldatura disponibili in commercio, rendendolo più economico.
La stampa additiva di metallo utilizzando tecniche di saldatura ha delle limitazioni nella realizzazione di strutture complesse perché è un processo limitato di costruzione di un solo strato alla volta. Ciò perché i successivi strati vengono laminati dopo la completa solidificazione, impedendo al metallo fuso di fluire verso il basso. A causa di questo, c’è uno svantaggio in cui è necessario un tempo di raffreddamento e le condizioni che possono essere laminati sono limitate a esempi specifici. Per risolvere questo problema, il team di ricerca ha eseguito un’analisi informatica per calcolare e controllare precisamente la tensione superficiale del metallo fuso e il volume solidificato in base alla convezione/conduzione. Inoltre, hanno sviluppato una tecnologia che può eseguire la stampa additiva di metallo in tutte le condizioni, comprese le posizioni orizzontale, verticale, inclinata e sopra la testa. Continuando a laminare il metallo nella fase liquida prima che si solidifichi completamente, il tempo di produzione viene abbreviato, non c’è confine tra gli strati e si forma una microstruttura densa con eccellenti proprietà meccaniche.
Attualmente, la dimensione del mercato delle stampanti 3D in patria e all’estero è di 82,1 miliardi di KRW e 2,1 miliardi di USD rispettivamente, con tassi di crescita medi annuali del 10,5% e del 20%. Ci si aspetta
che questo risultato di ricerca dia vitalità all’industria manifatturiera preoccupandosi della superiorità tecnologica nel campo della stampa 3D di metallo e producendo macchine e parti ad alto valore aggiunto utilizzando questa tecnologia.
“Siamo riusciti ad aggiungere la stampa additiva a forma libera al processo di produzione additiva continua, considerato impossibile nel processo esistente di stampa 3D di metallo,” ha dichiarato Sang-woo Song, ricercatore principale del KIMS responsabile della ricerca. “Come la tecnologia di stampa 3D esistente che utilizza i polimeri, è possibile produrre facilmente strutture complesse utilizzando i materiali di saldatura di metallo esistenti, suggerendo un nuovo paradigma per l’industria manifatturiera.”
Questo risultato di ricerca è stato ottenuto come parte del progetto “Sviluppo di materiali a strati metallici multipli per il reattore modulare micro multifunzionale” del Korea Institute of Materials Science con il sostegno del Ministero della Scienza e delle ICT. Inoltre, i risultati della ricerca sono stati selezionati come copertina del numero di febbraio di Advanced Science (IF=17.521), una rivista accademica di fama mondiale. Attualmente, il team di ricerca sta continuando la ricerca di follow-up per la produzione additiva di macchinari e parti ad alto valore aggiunto nell’industria nucleare e della difesa.
