La produzione additiva elettrochimica (ECAM) è un nuovo metodo di fabbricazione di metallo a basso costo in fase di sviluppo presso l’ Imperial College London (ICL). Espandendo la presentazione della tecnica da Advanced Materials Technologies nell’agosto 2017, il team ICL ha recentemente pubblicato un documento sul potenziale di ECAM per la stampa 4D.
Il dott. Billy Wu è uno dei tre autori corrispondenti del nuovo articolo ECAM per i rapporti scientifici . Nel suo incarico come Senior Lecturer in Energy and Manufacturing presso l’ICL Dyson School of Design Engineering, il Dr. Wu è anche co-leader della Additive Manufacturing Network (AMN) dell’università . L’industria della stampa 3D parla al Dr. Wu per saperne di più sulla visione del team di ICL per il metallo autoassemblante.
L’ECAM è un metodo di fabbricazione basato sui principi della galvanoplastica , comunemente usato per aggiungere più metalli preziosi a gioielli. Utilizza una soluzione liquida di ioni metallici elettrizzati come materia prima, creando strati solidi di metallo a contatto con un letto di rame caricato negativamente. I materiali comuni utilizzati per questo processo, come spiegato dal Dr. Wu, includono “rame, zinco, nichel e stagno”, sebbene sia anche possibile utilizzare le leghe. “In sostanza”, aggiunge, “qualsiasi metallo che può essere elettrodeposto può essere utilizzato nel processo ECAM”.
Uno dei vantaggi di un processo elettrochimico rispetto ad altre tecniche di fabbricazione dei metalli, che si basano sulla potenza del laser, ad esempio, è che diventa molto più facile fondere insieme più metalli . A sua volta, ciò consente agli scienziati di sperimentare diverse combinazioni di materiali ed esplorare possibilità altrimenti impossibili in strutture metalliche singole. Una di queste possibilità è la creazione di oggetti metallici stampati 4D, cioè oggetti in grado di trasformarsi dopo la fabbricazione. Come affermato dal Dr. Wu, questo è uno degli sviluppi chiave della pubblicazione più recente del team, “ora abbiamo dimostrato la capacità di stampare con più metalli. […]”
“QUESTO, QUINDI, CI CONSENTE DI PROGETTARE STRUTTURE 4D CHE SONO IN GRADO DI MUOVERSI QUANDO VENGONO AZIONATE CON LA TEMPERATURA A CAUSA DELLA DIFFERENZA NEL COEFFICIENTE DI DILATAZIONE TERMICA DEI 2 DIVERSI METALLI.”
Stampa 4D per applicazioni a temperatura più elevata
Come sottolinea giustamente il Dr. Wu nella nostra conversazione, la stampa 4D è tipicamente limitata ai polimeri, ad esempio i tralicci dispiegabili dell’Eth Zurich e il tulipano autoportante presso TU Delft . ” Tuttavia,” aggiunge, “questi [polimeri] sono limitati dalla loro temperatura operativa”.
Individuando il fattore trainante delle ultime ricerche del suo team, il Dr. Wu aggiunge:
“CON UN APPROCCIO AL METALLO 4D, È POSSIBILE OTTENERE UN FUNZIONAMENTO A TEMPERATURA PIÙ ELEVATA.”
Inoltre, migliorando lo scopo originale dello sviluppo di ECAM, “L’attuazione passiva semplifica la progettazione di articoli complessi rendendoli più economici, più affidabili (meno parti) e più efficienti dal punto di vista energetico.”
Per consentire la stampa multi-metallo 4D, il team ICL ha semplicemente aggiunto al sistema ECAM esistente dal 2017: “Attraverso la semplice aggiunta di un’altra testina di stampa con un diverso solfato di rame / rame elettrolitico e solfato di nichel / nichel”, spiega il Dr. Wu, “Siamo in grado di depositare selettivamente diversi metalli in diversi luoghi”.
Luci a commutazione automatica
Per dimostrare le nuove funzionalità di ECAM, il team ICL 3D stampa una selezione di strutture autoassemblanti, tra cui “una striscia bimetallica che controlla un circuito che accende una luce”.
Descrivendo ulteriormente questo dispositivo, il Dr. Wu dice: “Con questo possiamo quindi programmare in una struttura la possibilità di accendere e spegnere le cose senza controllo esterno. Ad esempio potremmo fare una valvola che costringe il flusso se la temperatura diventa troppo calda. Oppure costruisci strutture che si assemblano da sole quando si riscaldano. “
I risultati completi di questa sperimentazione sono pubblicati con accesso aperto nell’articolo ” Stampa Multi-metal 4D con una stampante 3D elettrochimica desktop ” che è stato co-autore di Xiaolong Chen, Xinhua Liu, Mengzheng Ouyang, Jingyi Chen, Oluwadamilola Taiwo, Yuhua Xia, Peter RN Childs, Nigel P. Brandon e il Dr. Wu.
