Metalli per l’Economia Moderna: Una Nuova Soluzione di Stampa 3D per Risolvere i Problemi di Unione
Nell’industria moderna, l’acciaio e l’alluminio svolgono un ruolo cruciale nell’impulsare la crescita economica. Tuttavia, la fusione tra questi due materiali è stata a lungo ostacolata dalla fragilità delle zone di giunzione. Una nuova tecnica di stampa 3D potrebbe essere la chiave per una rinascita delle leghe acciaio-alluminio.
L’acciaio è noto per la sua resistenza e convenienza, mentre l’alluminio offre un rapporto resistenza-peso migliore. La combinazione di entrambi potrebbe portare a un risparmio di peso senza compromettere l’integrità strutturale, il che è cruciale per ridurre le emissioni di carbonio nel settore automobilistico. Tuttavia, la fusione tra l’acciaio e l’alluminio è stata difficoltosa a causa della formazione di un composto intermetallico fragile in queste giunzioni.
Un team di ricerca guidato dagli ingegneri dell’Università di Hiroshima ha sviluppato una tecnica di stampa 3D che ha ridotto le zone fragili in leghe di acciaio e alluminio a meno di due micron, superando questo ostacolo fondamentale per l’industria automobilistica, aerospaziale e delle infrastrutture critiche.
Come Funziona la Tecnica
La tecnica di stampa 3D sviluppata dal team sfrutta una combinazione di metodi, tra cui il “hot wire,” il laser a diodi e i flussi, che aiutano a controllare lo spessore del composto intermetallico nelle zone di giunzione tra l’acciaio inossidabile e l’alluminio-magnesio. Questo approccio innovativo consente la fusione efficace dei due materiali senza la formazione eccessiva di questo composto fragile.
Il team ha sottoposto la tecnica a una serie di prove, sperimentando diverse dimensioni del raggio laser, velocità di processo e potenza del laser. Hanno scoperto che la combinazione migliore è stata ottenuta con un raggio laser leggermente sfocato e una velocità di stampa lenta.
Usando questa tecnica ottimizzata, il team è riuscito a creare legami resistenti tra l’acciaio inossidabile e l’alluminio che potevano sopportare stress di separazione fino a 17.404,5 psi in media, mentre lo strato di composto intermetallico era stato ridotto a meno di due micron.
Potenziali Applicazioni
Questo nuovo approccio potrebbe aprire la strada a progetti innovativi che combinano l’acciaio e l’alluminio in modo efficace, consentendo il design di prodotti più leggeri e robusti. Ciò è particolarmente rilevante nel settore automobilistico, dove la riduzione del peso può portare a una maggiore efficienza dei veicoli e una minore emissione di gas serra.
L’industria automobilistica, insieme a quella aerospaziale e delle infrastrutture critiche, potrebbe beneficiare enormemente da questa tecnologia che supera le sfide tradizionali nella fusione di materiali così diversi come l’acciaio e l’alluminio.
(Immagine per gentile concessione di Motomichi Yamamoto/Università di Hiroshima)