Materiali stampati in 3D abilitano la nuova tecnologia di raffreddamento magnetico di MAGNOTHERM
MAGNOTHERM, una startup tedesca nata dall’Università Tecnica di Darmstadt, ha annunciato un importante progresso nel mondo delle tecnologie avanzate di raffreddamento, che potrebbe avere un impatto significativo su tutto, dai sistemi di refrigerazione e HVAC alla liquefazione dell’idrogeno. Utilizzando la tecnologia di binder jetting di Desktop Metal, l’azienda ha dimostrato la stampa 3D di rigeneratori in lantano-ferro-silicio (La-Fe-Si), un materiale critico per il raffreddamento magnetico. I rigeneratori stampati in 3D da MAGNOTHERM rappresentano una delle prime istanze in cui tali materiali sono stati prodotti con geometrie pronte per l’applicazione, consentendo prestazioni migliorate su un’ampia gamma di temperature.
La capacità di fabbricare geometrie complesse e ottimizzate è fondamentale per massimizzare le prestazioni dei materiali magnetocalorici, che si basano su campi magnetici per creare cicli di riscaldamento e raffreddamento. Questo traguardo arriva in un momento cruciale, mentre il settore del raffreddamento affronta una crescente pressione per abbandonare i refrigeranti tradizionali, spesso dannosi per l’ambiente.
Una soluzione sostenibile per il raffreddamento
La tecnologia di raffreddamento magnetocalorico di MAGNOTHERM utilizza circuiti a base d’acqua anziché refrigeranti gassosi, offrendo un’alternativa sostenibile in grado di ridurre il consumo energetico fino al 30%. I rigeneratori in La-Fe-Si stampati in 3D svolgono un ruolo chiave in questo processo, poiché consentono uno scambio termico efficiente su un ampio intervallo di temperature, rendendoli adatti a diverse applicazioni, dalla refrigerazione commerciale ai sistemi di raffreddamento industriale.
Fondata nel 2019, MAGNOTHERM si è rapidamente affermata come leader nella tecnologia di raffreddamento sostenibile. Il focus principale dell’azienda è lo sviluppo di sistemi magnetocalorici che eliminano la necessità di compressori e refrigeranti a base di gas, con l’obiettivo di sostituire le tecnologie di raffreddamento tradizionali. Uno dei prodotti di punta dell’azienda, il POLARIS cooler, mette in mostra questa tecnologia, offrendo un refrigeratore di bevande da 80 litri, ideale per eventi, che rappresenta un esempio pratico del raffreddamento magnetocalorico.
Investimenti e prospettive future
Grazie a questa nuova tecnologia di raffreddamento, l’azienda ha raccolto 6,9 milioni di dollari in un round di finanziamento seed nel 2023, guidato da Extantia Capital, con la partecipazione di Hessen Kapital e Revent. Questi fondi hanno permesso alla startup di scalare le sue capacità produttive e avvicinare le sue soluzioni magnetocaloriche alla commercializzazione. Inoltre, l’azienda ha sfruttato finanziamenti del governo tedesco e dell’UE, che hanno sostenuto lo sviluppo e il perfezionamento della tecnologia prima di entrare nel mercato degli investimenti privati.
La sfida della stampa 3D di leghe La-Fe-Si
Le leghe La-Fe-Si presentano sfide significative per la stampa 3D con molte tecnologie di produzione additiva convenzionali, a causa della loro sensibilità ai cambiamenti di temperatura e all’ossidazione, aspetti cruciali per mantenere le proprietà magnetocaloriche. Metodi basati su laser, come la fusione a letto di polvere o la deposizione di energia diretta, utilizzano calore localizzato elevato, che può causare cambiamenti di fase o stress termici, potenzialmente degradando l’efficienza del materiale. Inoltre, la fragilità del La-Fe-Si lo rende incline a crepe sotto i gradienti termici tipici di questi processi.
Il binder jetting offre quindi un vantaggio distintivo, grazie all’uso di un processo di sinterizzazione a bassa temperatura che minimizza lo stress termico e evita le temperature estreme che potrebbero compromettere le proprietà magnetiche della lega. Questo metodo riduce anche il rischio di ossidazione e consente la produzione di geometrie complesse, essenziali per le applicazioni di scambio termico. Sebbene il binder jetting richieda una post-sinterizzazione accurata per ottenere la densità e le proprietà meccaniche desiderate, fornisce un migliore controllo sulla microstruttura e sulla composizione di fase, rendendolo particolarmente adatto per la produzione di componenti La-Fe-Si per il raffreddamento magnetocalorico.
Un futuro più sostenibile per il raffreddamento
Con il mondo che si muove verso pratiche più efficienti dal punto di vista energetico e sostenibili, la stampa 3D giocherà un ruolo cruciale nella transizione, grazie alla sua capacità di iterare rapidamente nuove geometrie complesse con materiali innovativi. MAGNOTHERM è solo una delle tante aziende che esplorano nuovi metodi di raffreddamento più efficienti, mentre molte altre stanno stampando in 3D scambiatori di calore unici. Tuttavia, per distribuire rapidamente queste tecnologie, sarà necessario che i governi e gli enti intermedi facilitino la produzione su larga scala.
