L’ESERCITO AMERICANO ASSEGNA 25 MILIONI DI DOLLARI AL WORCESTER POLYTECHNIC INSTITUTE PER LO SVILUPPO DI MATERIALI PER LA PRODUZIONE DI ADDITIVI PER NEBULIZZAZIONE A FREDDO
Il Worcester Polytechnic Institute (WPI), Massachusetts, ha ricevuto un premio triennale di $ 25 milioni dal US Army Combat Capabilities Development Command Army Research Laboratory (CCDC-ARL) per lo sviluppo di processi di produzione di additivi per spruzzo a freddo in metallo (CSAM) per il campo di battaglia .
In questo progetto, WPI ha il compito di caratterizzare e testare le leghe che alla fine consentirebbero la produzione e la riparazione di componenti di livello militare. Ciò elimina la lunga attesa e gli alti costi per la produzione di nuove parti per unità militari.
“Lo spray freddo è una tecnologia di base con un’ampia varietà di applicazioni, in campo militare e non solo”, ha affermato Danielle Cote, direttrice del Centro per i dati di elaborazione dei materiali della WPI e ricercatrice principale del progetto ARL.
L’interesse di ARL nella produzione di additivi per spray a freddo
CSAM deposita polveri metalliche a velocità quasi supersoniche usando gas pressurizzato. Senza prima sciogliere le polveri, lo spray aderisce al metallo al contatto a causa della forza dell’impatto. Il processo può essere ridotto a un applicatore portatile, il che lo rende attraente per l’uso sul campo. La tecnologia era stata precedentemente utilizzata dagli ingegneri per riparare i cambi del motore e realizzare motori elettrici .
“Se sei in missione e hai bisogno di spostarti rapidamente in un posto più sicuro e una parte critica del tuo veicolo si rompe, sei bloccato a meno che non sia possibile ripararlo rapidamente. È qui che entra in gioco lo spray freddo ”, ha aggiunto Cote.
“L’esercito è interessato alla stampa 3D a spruzzo a freddo come tecnica di riparazione [in quanto è più economico riparare un pezzo piuttosto che sostituirlo e si ripristina più rapidamente l’attrezzatura. L’interesse primario dell’esercito è la disponibilità delle unità. “
Il mese scorso, ARL ha anche assegnato all’Università di Rowan , nel New Jersey $ 14,5 milioni per lo sviluppo di polimeri CSAM . Come parte del progetto ARL, il team di ricerca WPI lavorerà anche con diversi subappaltatori, tra cui l’ Università della California Irvine , l’ Università del Massachusetts Lowell e la Penn State University .
Personalizzazione di polveri metalliche CSAM
Per la maggior parte dei metodi di produzione come la fusione e la forgiatura, le leghe metalliche vengono alterate prima di essere fuse e poi trattate termicamente. D’altra parte, le leghe non vengono fuse prima di essere spruzzate a freddo, né vengono trattate termicamente dopo l’applicazione. CSAM non richiede che le leghe siano in grado di fondere per l’applicazione. Di conseguenza, il team di ricerca può accedere a una gamma più ampia di materiali potenziali rispetto ad altri metodi di produzione.
Per sviluppare e studiare le proprietà chimiche e strutturali delle polveri su scala nanometrica, WPI ha acquisito una varietà di apparecchiature nell’ambito del premio ARL. Questi includono strumenti come un’unità SEM / EDS, una diffrazione laser sincrona e un analizzatore di particelle di immagine dinamica per determinare la morfologia delle polveri e nano indentatori per misurare le proprietà meccaniche su nanoscala.
Il team ha scoperto che con un’attenta applicazione del calore, le proprietà delle polveri spray fredde possono essere perfezionate e migliorate. Vengono sviluppati modelli computazionali per determinare le leghe scelte per i regimi di studio e di trattamento termico adottati. Basati su una vasta sperimentazione di laboratorio e attingendo ai voluminosi database WPI delle proprietà dei metalli, i modelli rendono possibile e più efficace la progettazione personalizzata di polveri per specifiche applicazioni a spruzzo a freddo.
La tecnica di modifica delle polveri di WPI può produrre leghe di livello tecnico con elevata resistenza, tenacità e duttilità. Ad esempio, la sostituzione dei cambi di elicotteri richiede spesso mesi o addirittura anni. Soprattutto i cambi richiedono una manutenzione frequente, il costo per riparazioni e sostituzioni è significativo. D’altra parte, CSAM è in grado di riparare efficacemente o addirittura produrre parti di cambi, riportando rapidamente in elicottero gli elicotteri.
Sebbene l’attenzione principale di ARL sia sulle leghe per le riparazioni, il premio consente anche a WPI di esplorare le applicazioni CSAM oltre il campo di battaglia come l’applicazione di rivestimenti antibatterici al rame sulle attrezzature. Inoltre, i ricercatori del programma di ingegneria robotica di WPI esploreranno l’uso di robot multiasse per automatizzare CSAM.
“Con il lavoro che svolgeremo con lo sviluppo delle polveri, nella robotica e in diverse altre aree, penso che faremo molta strada con gli spray freddi. Ci sono davvero infinite possibilità ”, ha concluso Cote.
