Un progetto di ricerca congiunto tra la Penn State University e la Michigan State University ha ricevuto un finanziamento di 4,2 milioni di euro dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti per lo sviluppo di ceramiche ad alte prestazioni destinate alla stampa 3D. L’obiettivo del progetto è quello di creare nuovi materiali ceramici utilizzando una tecnologia basata su raggi laser, con applicazioni nei settori della difesa e dell’aerospaziale.
Il progetto e i suoi obiettivi
Il team di ricerca, guidato da Robert Hickey della Penn State e Michael Hickner della Michigan State, mira a sviluppare un metodo innovativo per la produzione di ceramiche partendo da precursori polimerici, utilizzando la luce laser al posto delle elevate temperature tradizionalmente necessarie. Questa tecnica promette di ridurre il consumo energetico e migliorare la precisione della stampa 3D, rendendo più efficienti i processi produttivi per materiali che devono resistere a condizioni estreme.
Sviluppo di ceramiche avanzate con luce laser
Attualmente, la produzione di ceramiche dai precursori polimerici richiede temperature molto elevate, che non solo comportano un notevole dispendio energetico, ma provocano anche perdite significative di materiale. Il nuovo approccio del team prevede l’uso di intensi raggi laser per innescare reazioni chimiche nel materiale precursore, convertendolo rapidamente in ceramica senza dover riscaldare grandi quantità di materiale. Questo potrebbe portare a una riduzione drastica del consumo di energia e a una maggiore precisione nella stampa 3D di ceramiche.
Collaborazione tra istituti di ricerca di alto livello
Oltre alla Penn State e alla Michigan State University, partecipano al progetto anche il Massachusetts Institute of Technology (MIT) e la University of Southern California (USC). Queste istituzioni lavoreranno insieme per sviluppare nuovi materiali precursori e affinare i metodi di conversione ceramica basata su luce laser. Un ulteriore elemento del progetto è l’utilizzo di analisi computerizzate per comprendere meglio i percorsi delle reazioni chimiche e progettare nuovi polimeri in grado di migliorare il processo produttivo.
Applicazioni in settori ad alta tecnologia
Uno degli obiettivi principali del progetto è applicare queste nuove ceramiche in campi ad alta tecnologia, come la costruzione di veicoli ipersonici, che richiedono materiali capaci di resistere a temperature estremamente elevate. Il carburo di tungsteno e il carburo di silicio, ad esempio, sono tra i materiali ceramici che potrebbero trarre vantaggio da questi sviluppi.
Adri van Duin, professore di ingegneria meccanica alla Penn State e co-leader del progetto, ha commentato: “Questo programma offre nuove opportunità per la produzione additiva di ceramiche in grado di mantenere stabilità anche a temperature molto elevate”.
Un progetto di lungo termine per l’innovazione nella stampa 3D
Il progetto si svolgerà nell’arco dei prossimi cinque anni e ha l’ambizione di dare un contributo significativo all’evoluzione della stampa 3D di materiali ceramici avanzati. Grazie ai risultati ottenuti, si spera di migliorare l’efficienza e la precisione della produzione di componenti destinati a settori industriali strategici come l’aerospazio e la difesa.
