Una Nuova tecnica di stampa 3D per una lega metallica a alta entropia introdotta da Hitachi, e dai ricercatori dell’Università di Tohoku
La stampa 3D metal interessa molti ricercatori e ingegneri, la sua applicazione pratica è ancora limitata dal numero di materiali in cui la tecnologia può essere applicata. Fortunatamente, nuove soluzioni e nuovi materiali vengono sviluppati continuamente, e una svolta particolarmente promettente è stata appena annunciata da alcuni ricercatori giapponesi della Hitachi e della Tohoku University: una nuova tecnica di produzione che consente alla stampa 3D una elevata resistenza alla alta entropia e grande solidità nei confronti della corrosione . Si tratta di risultati eccellenti, con una produzione di prova di forme complesse che hanno raggiunto 1,2 volte la resistenza alla trazione dei metodi di produzione paragonabili.
Hitachi, naturalmente, è una delle maggiori aziende del mondo, ed è nota per fornire soluzioni di alta qualità in un certo numero di settori, dai sistemi di telecomunicazione, alle apparecchiature elettroniche, alle macchine movimento terra e anche ai sistemi automobilistici e ferroviari. Una società, insomma, che conosce l’ingegneria del metallo. Insieme ai ricercatori dell’ Università di Tohoku, hanno lavorato sui modi di stampare in 3D leghe ad alta entropia dal 2014, e hanno avuto molto successo con un nuovo materiale chiamato HiPEACE. Le leghe ad alta entropia (o Héas) sono costituite da due o più elementi metallici, e sono attualmente molto popolari tra gli ingegneri per le loro proprietà uniche , la leggerezza e le caratteristiche di alta resistenza.
L’unico problema è che questi materiali possono essere difficili da lavorare, e sono stati – finora – non adatti per la produzione di forme complesse ed omogenee. Poiché gli Héas sono combinazioni di vari elementi, una composizione irregolare può verificarsi – creando problemi durante la colata. Per fortuna, con questo nuovo passo avanti dellastampa 3D giapponese, la produzione Héas diventa improvvisamente possibile. Applicando la loro tecnica in una produzione di prova per le parti complicate, i ricercatori giapponesi sono riusciti a creare un componente che è ad alto contenuto di forza (1,2 volte la resistenza alla trazione di parti 3D stampati comparabili) ed è anche molto resistente alla corrosione. A parte i suoi vantaggi tecnici, questa tecnica a migliorare la durata delle componenti stampate in questo materiale.
Durante questo test di stampa 3D, la polvere di metallo utilizzato aveva uno spessore di circa 70 micron. Sparsi sul printbed, il materiale è stato irradiato con un fascio di elettroni e solidificato conforme alla forma predeterminata. Tale processo viene ripetuto strato dopo strato come un processo di stampa metal 3D ordinario, ma il vero segreto è nel materiale composito e nel fascio di elettroni. Il composto intermetallico HiPEACE (con cinque o più elementi metallici) ha un tasso di solidificazione veloce perché la polvere è molto efficace, ed è uniformemente distribuita. Ancora più importante, la temperatura di pre-riscaldamento è stata mantenuta la più bassa possibile. Aumentando così la differenza tra la temperatura di pre-riscaldamento e la temperatura di fusione, la velocità di solidificazione è stata ottimizzata, realizzando una elevata resistenza alla trazione e delle caratteristiche di resistenza alla corrosione del materiale.
I ricercatori hanno già rivelato che questa tecnica può essere utilizzata in una varietà di industrie, soprattutto in quei settori che richiedono alta qualità e parti metalliche durevoli. In particolare, hanno fatto riferimento alle parti per impianti di produzione chimica, pozzi di petrolio e anche per attrezzature di perforazione gas – tutti ambienti in cui i componenti sono esposti a sostanze e gas corrosivi . Prima di essere utilizzata in pratica, tuttavia, dovrà migliorare ulteriormente le tecniche di produzione e le proprietà del materiale.
