Il brevetto copre spray‑drying con opzionale densificazione al plasma per ottenere polveri sferiche ad alta densità, mirate a binder‑jet e PBF in ambiti difesa e aerospazio.
Elmet Technologies ha ottenuto negli Stati Uniti il brevetto US 12,359,290 per un processo di produzione di polveri tungsten heavy metal alloy pensato per tecnologie additive powder‑based. L’azienda indica fra i benefici flussabilità elevata (fino a 7 s/50 g con metodo Hall), densità fino al 65% di quella teorica dopo trattamento al plasma e uniformità chimica, elementi chiave per qualità di letto e sinterizzazione.
Il tungsteno e le sue leghe pesanti (W‑Ni‑Fe, W‑Ni‑Cu, ecc.) sono utilizzati in applicazioni che richiedono alta densità, schermatura e resistenza termica (aerospazio, difesa, energia). Nelle tecnologie additive, le prestazioni del feedstock determinano stabilità di processo (riempimento, razzamento, densificazione) e proprietà finali. Polveri sferiche e strette in granulometria migliorano scorrevolezza e packing; la densificazione preliminare può ridurre ritiro e difettologia in sinterizzazione.
Novità
Il brevetto descrive una sequenza che parte da spray‑drying di sospensioni formulate per generare particelle composite sferiche, con successiva densificazione al plasma opzionale. Le composizioni tipiche prevedono ~90% W con aggiunte controllate di Ni, Fe, Cu, Co o Mn. L’obiettivo è favorire uniformità termica in fase di sinterizzazione e stabilità di letto nelle tecnologie binder‑jet e PBF, con riduzione di porosità e difetti.
Dettagli tecnici
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Morfologia: particelle quasi sferiche, distribuzione stretta, pensate per massimizzare la scorrevolezza e la compattazione.
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Densificazione: trattamento al plasma per elevare la densità fino al 65% della teorica, utile a ridurre shrinkage e warpage in sinterizzazione.
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Flussabilità: tempi Hall dichiarati ≤7 s/50 g, indice di feeding stabile e riempimento uniforme del letto.
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Compatibilità di processo: indirizzo principale su binder jet (dove la granulometria e la sfericità sono decisive per la deposizione e l’infiltrazione) e powder bed con sorgente laser.
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Target applicativi: componenti per ambienti estremi, con richiesta di precisione dimensionale e resistenza termomeccanica (difesa, aerospazio).
Implicazioni e impatto
Per gli operatori AM, polveri più scorrevoli e dense possono tradursi in:
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Meno difetti (voids, lack‑of‑fusion nella transizione legante/sinterizzazione).
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Miglior uniformità termica in sinterizzazione, con variabilità dimensionale ridotta.
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Finestra di processo più ampia e tassi di first‑pass yield superiori.
I limiti riguardano costi e scalabilità: spray‑drying + plasma densification incrementano capex/OPEX e richiedono controlli stretti sull’atmosfera per evitare ossidazioni in elementi sensibili (W). La riproducibilità batch‑to‑batch e la qualifica materiale presso i grandi OEM saranno le vere cartine di tornasole.
Prezzi e disponibilità
Non sono state diffuse condizioni commerciali; il brevetto tutela il metodo. Per i clienti, i prossimi passi tipici sono forniture campione, schede dati e piani di qualifica su parametri e sinterizzazione, soprattutto in binder‑jet dove la resa in densità finale dipende dal binomio polvere‑ciclo termico.
Confronto/alternative
Alternative note includono gas atomization e plasma atomization tradizionali, che forniscono sfericità ma non sempre densità intermedia utile alla sinterizzazione controllata. Processi a milling + sferoidizzazione possono essere più economici, ma sacrificano uniformità e flussabilità. Il valore del metodo Elmet sta nell’integrazione fra morfologia, densità parziale e chimica “stretta”.
Il brevetto di Elmet conferma la centralità del feedstock engineering per spingere l’AM dei metalli refrattari oltre progetti di nicchia. Se i dati dichiarati verranno confermati su lotti industriali e geometrie complesse, i benefici in stabilità di processo e qualità potranno abilitare applicazioni oggi frenate da variabilità e costi di rilavorazione
