IMPACT INNOVATIONS SVILUPPA UN PROCESSO AM A SPRUZZO FREDDO A PROPULSIONE DI AZOTO PER TI-6AL-4V
Impact Innovations , leader tedesco nei sistemi di spruzzatura a freddo industriale, ha sviluppato un processo di produzione additiva a spruzzo a freddo per Ti-6Al-4V che utilizza azoto gassoso come propellente.
Ti-6Al-4V è considerato un materiale particolarmente impegnativo da utilizzare nei processi di deposizione a spruzzo a freddo a causa delle elevate velocità critiche del materiale, che tendono a provocare depositi a spruzzo a freddo superiori al tre percento.
Tuttavia, il nuovo metodo di Impact Innovations ha raggiunto livelli di porosità inferiori allo 0,2 percento mentre le proprietà meccaniche finali del materiale superano i requisiti stabiliti dagli standard ASTM F3001, ISO 5832-3 e AMS 4930.
Lo spray freddo è un processo di deposizione di materiale che coinvolge l’accelerazione di particelle di polvere solide utilizzando un getto di gas supersonico. Le particelle vengono sparate a una velocità quattro volte quella del suono attraverso un ugello su un substrato. Quando le particelle colpiscono lo strato del substrato, si comportano come un liquido, raffreddandosi e formando un legame atomico con esso.
Contrariamente alle tecnologie di produzione additiva come laser, fascio di elettroni o processi ad arco a filo, la spruzzatura a freddo non richiede temperature elevate. Ciò elimina la necessità di un’atmosfera protettiva durante il processo di stampa ed elimina l’impatto delle sollecitazioni termiche residue sulla parte terminale.
La produzione di additivi a spruzzo freddo è stata sviluppata da tempo da aziende del calibro di GE , la cui tecnologia è stata utilizzata dagli ingegneri della GE Aviation Firm Avio Aero per riparare un cambio sul suo motore GE90 , e SPEE3D , che ha commercializzato la sua tecnologia a spruzzo a freddo sotto forma di la sua stampante 3D LightSPEE3D .
Nel 2018, gli scienziati del National Research Council of Canada (NRC) hanno creato magneti ad alte prestazioni per motori elettrici utilizzando una tecnica a spruzzo a freddo e un anno dopo hanno introdotto una nuova iniziativa che esplora ulteriori ricerche, sviluppo e adozione della produzione di additivi a spruzzo a freddo. Altrove, l’esercito degli Stati Uniti ha assegnato a diverse università finanziamenti per sviluppare nuovi materiali e metodi per elaborarli per l’idoneità con le tecnologie a spruzzo freddo, sia per scopi di ricerca che per il campo di battaglia .
Più recentemente, i ricercatori del MIT e della Cornell University hanno studiato una tecnica di spruzzatura a freddo che coinvolge la polvere di Ti64, attraverso la quale hanno scoperto che la spruzzatura a freddo del materiale potrebbe portare a proprietà meccaniche superiori a quelle di altre tecniche di stampa 3D basate sul laser.
Ti-6Al-4V è una lega tipicamente utilizzata in applicazioni marine e di difesa come parti strutturali aerospaziali, componenti di turbine a gas e protesi biomediche. In precedenza, il materiale era difficile da stampare tramite deposizione a spruzzo a freddo a causa della necessità di superare le elevate velocità critiche del materiale durante il processo di deposizione, che possono portare a un alto livello di porosità all’interno del materiale stampato.
A tal fine, Impact Innovations ha sviluppato un nuovo metodo che combina l’hardware di spruzzatura a freddo, i parametri di processo e la tecnologia di post-trattamento alla spruzzatura a freddo Ti-6Al-4V con livelli di porosità inferiori allo 0,2%. Il processo utilizza l’azoto come gas propulsore e, secondo l’azienda, la sua tecnologia è particolarmente utile per la produzione di parti di grandi dimensioni, che è attualmente difficile per i processi di stampa 3D basati sulla fusione a letto di polvere (PBF) attualmente disponibili a causa delle limitazioni delle dimensioni delle apparecchiature o del necessità di un’atmosfera protettiva.
La tecnica di spruzzatura a freddo opera a una temperatura molto inferiore a quella del punto di fusione del titanio, utilizzando invece l’energia cinetica come fonte di energia primaria per dare al materiale gettato energia appena sufficiente per fondersi con il substrato. In questo modo, è possibile evitare del tutto tensioni residue come deformazioni, fessurazioni e distorsioni a volte derivanti dalla stampa 3D ad alta temperatura.
