Il team impiega la stampa 3D per incrementare la resistenza di un materiale fondamentale nelle applicazioni aerospaziali e di generazione di energia
Il metodo potrebbe anche aumentare le prestazioni di molti altri materiali.
Diverse forme metalliche argentate si trovano su un quadrato dello stesso materiale, comprese due mascotte del castoro del MIT, oltre a vari quadrati, barre e cubi. Un team guidato dal MIT ha scoperto un metodo semplice ed economico per incrementare la resistenza di un materiale fondamentale nelle applicazioni aerospaziali e di generazione di energia nucleare. Queste forme del MIT sono state realizzate utilizzando la nuova tecnica.
I materiali base per molte applicazioni cruciali nel settore aerospaziale e della produzione di energia devono sopportare condizioni estreme come alte temperature e sollecitazioni di trazione senza cedere. Ora, un team di ingegneri guidati dal MIT ha presentato un metodo semplice ed economico per rafforzare uno dei materiali fondamentali attualmente utilizzati in queste applicazioni.
Inoltre, il team crede che la loro strategia generale, che coinvolge la stampa 3D di una polvere metallica rinforzata con nanofili ceramici, potrebbe essere utilizzata per migliorare molti altri materiali. “C’è sempre un grande bisogno di sviluppare materiali più performanti per ambienti estremi. Crediamo che questo metodo abbia un grande potenziale per altri materiali in futuro”, dice Ju Li, professore di ingegneria nucleare presso il Battelle Energy Alliance e professore presso il Dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali (DMSE) del MIT.
L’approccio del team si basa sull’Inconel 718, una famosa “superlega” o metallo in grado di resistere a condizioni estreme come temperature di 700 gradi Celsius. Essi macinano polveri commerciali di Inconel 718 con una piccola quantità di nanofili ceramici, ottenendo una “decorazione omogenea della nano-ceramica sulle superfici delle particelle di Inconel”.
La polvere risultante viene quindi utilizzata per creare pezzi tramite la fusione del letto di polvere laser, una forma di stampa 3D. Questo processo prevede la stampa di sottili strati di polvere, ciascuno esposto a un laser che si muove attraverso la polvere, fondendola secondo uno schema specifico. In questo modo, possono essere prodotte parti 3D complesse.
I ricercatori hanno scoperto che le parti realizzate con la loro nuova polvere mostrano una porosità significativamente inferiore e meno crepe rispetto a quelle realizzate solo con Inconel 718. Questo si traduce in pezzi significativamente più resistenti che presentano anche una serie di altri vantaggi. Ad esempio, sono più duttili – o estensibili – e hanno una resistenza molto superiore alle radiazioni e al carico ad alta temperatura.
Li afferma che il lavoro “potrebbe aprire un nuovo enorme spazio per la progettazione di leghe” perché la velocità di raffreddamento degli strati ultra sottili di leghe metalliche stampate in 3D è molto più veloce rispetto alla velocità delle parti sfuse create usando i tradizionali processi di solidificazione allo stato fuso.
Il progetto è stato sostenuto da Eni SpA attraverso il MIT Energy Initiative, la National Science Foundation e ARPA-E.
