Metalli Stampati in 3D: Una Tecnica Innovativa per Proprietà Contrastanti
Ricercatori provenienti dalla Nanyang Technological University Singapore (NTU Singapore) e dall’Università di Cambridge hanno sviluppato una metodologia rivoluzionaria per la produzione di metalli stampati in 3D con proprietà contrastanti. Questa tecnica impiega fasi di stampa 3D per creare componenti metallici personalizzati con varie caratteristiche, come la presenza di regioni metalliche più resistenti rispetto ad altre o diversi livelli di resistenza alla corrosione all’interno dello stesso metallo.
Il team di ricerca, guidato dal Professor Gao Huajian della NTU di Singapore e dal Professor Assistente Matteo Seita dell’Università di Cambridge, ha tratto ispirazione dai principi dei processi di “riscaldamento e battitura” per sviluppare questo innovativo processo. La loro ricerca ha coniugato conoscenze provenienti dalla scienza dei materiali e dall’ingegneria meccanica, prima di applicare le tecniche di stampa 3D per alterare deliberatamente le strutture microscopiche dei metalli, modificandone così le proprietà. Questo metodo consente ai produttori di definire la microstruttura interna desiderata per il metallo, determinandone precisamente la posizione all’interno del materiale.
A differenza delle tecniche tradizionali che coinvolgono il riscaldamento e la battitura dei metalli stampati in 3D, la ricerca si è concentrata sulla modifica delle microstrutture interne senza l’utilizzo della battitura, che potrebbe danneggiare inavvertitamente la struttura interna del materiale. Il dottor Gao Shubo, primo autore dello studio pubblicato su Nature Communications nell’ottobre 2023, ha scoperto che le microstrutture del metallo possono essere riorganizzate attraverso un processo di espansione e contrazione rapida durante il riscaldamento e il raffreddamento durante la stampa 3D. Questa manipolazione può essere ottenuta regolando la fonte di energia di una stampante 3D, dimostrando che la variazione del laser può influenzare il tipo di microstruttura che si forma nel metallo dopo il riscaldamento. In altre parole, è possibile ottenere una struttura che conferisce al metallo maggiore resistenza, e un’altra che lo rende meccanicamente più debole. Anche gli strati stampati sono stati fusi per agevolare queste modifiche nelle microstrutture del metallo.
I ricercatori ritengono che l’interazione sinergica tra regioni metalliche forti e deboli nel metallo stampato offra la possibilità di creare materiali più robusti e resistenti, mentre simultaneamente permette la produzione di metalli con diverse proprietà funzionali.
Il Professor Gao Huajian ha affermato: “Il nostro metodo apre nuove prospettive nella progettazione di componenti metallici ad alte prestazioni con microstrutture personalizzabili, consentendo di regolare le proprietà meccaniche e funzionali delle parti, anche in punti specifici, e consentendo loro di essere modellate in modo complesso attraverso la stampa 3D”.
Il dottor Gao Shubo ha aggiunto: “La nostra strategia è in grado di mirare a siti specifici all’interno del metallo, consentendo ai produttori di progettare e creare microstrutture complesse per personalizzare le proprietà del metallo in modi mai visti prima. In altre parole, lo stesso metallo può presentare proprietà contrastanti all’interno della stessa componente”.
