Presso l’Università SUPSI per le scienze applicate, in Svizzera, il dipartimento di tecnologia dei materiali sviluppa nuovi compositi ibridi. Per raggiungere i risultati, i ricercatori ticinesi si avvalgono anche dei sistemi di manifattura additiva con tecnologia SLS forniti da Sintratec.
Innovazione continua
Nelle applicazioni strutturali destinate a veicoli aerospaziali, come peresempio lo Space-Shuttle della Nasa, sono necessari speciali materiali ibridi realizzati con ceramiche avanzate, capaci di resistere a condizioni di altissime temperature e shock termici per un lungoperiodo di tempo.
Il team di ricerca guidato da Alberto Ortona - presso il Laboratorio “MEMTi” dell'istituto di ingegneria meccanica e - si sta concentrando sui materiali ceramici ibridi, adatti all’uso in condizioni estreme. “Servono soluzioni che non facciano bruciare i veivoli durante il loro rientro nell’atmosfera terrestre, per esempio, complesse strutture a sandwich di compositi ceramici raffreddati con flussi di gas, che permettono una protezione termica attiva" afferma il professore. Le frontiere della ricerca ingegneristica sui materiali porosi speciali possono poi avere poi ricadute su più ambiti industriali piùcommerciali, come per scambiatori di calore, bruciatori di riscaldamento, sistemi solari, convertitoricatalitici o sistemi di filtrazione dell'acqua.
La stampa 3D con tecnologia in SLS di strutture porose complesse in nylon PA12
I cosiddetti Ceramic Matrix Composites (CMC) sono una classe di componenti con elevate proprietà meccaniche,particolarmente adatta a sollecitazioni termiche; tali architetture reticolari sono spesso possibili solo attraverso la produzione additiva e il laboratorio di materiali ibridi utilizza appunto questi processi;per realizzare strutture complesse e polimeri porosi la soluzione più adatta è la Sinterizzazione Laser Selettiva (SLS), perché permette di realizzare forme altrimenti impossibili e perché è una piattaformaversatile aperta alla modifica dei parametri di costruzione e a materiali alternativi.
Con l'obiettivo di ottenere risultati migliori, i ricercatori hanno lavorato sull’ottimizzazione dellageometria dei pezzi e sulla modifica dei parametri di costruzione (temperatura di sinterizzazione,velocità del laser e spessore dello strato); una opportunità percorribile solo con l’uso sistemi di stampa3D aperti, come appunto quelli del produttore Sintratec in dotazione al laboratorio. I test hannodimostrato che i convertitori catalitici innovativi sono effettivamente più efficienti di quellitradizionali.
Inoltre usando sagome sacrificali - modelli rivestiti in ceramica che vengono svuotati tramitetrattamento termico – si è riuscito a realizzare componenti cavi, ultraleggeri e altamente stabili;queste strutture sono passate dalla fase sperimentale a quella di effettiva produzione industriale daparte della società svizzera EngiCer.
La manifattura additiva è un cambio di paradigma
Grazie alla manifattura additiva in SLS sipossono creare strutture complesse in modo rapido e semplice, spiegano i ricercatori. Riassume Ortona: “Il fatto che la stampa 3D aiuti a creare nuovi paradigmi ingegneristici di sviluppo eproduzione è particolarmente evidente nelle nostre applicazioni; beneficeremo sempre di più diqueste nuove possibilità”.
Considerata anche l’accessibilità sempre maggiore di questi sistemi di nuova generazione, semprepiù aziende possono approfittare delle opportunità offerte dalla stampa 3D industriale per diventarepiù competitive – risparmi di tempo e di costo, valore aggiunto – nei propri processi produttivi e neiprodotti proposti al mercato.
