Virginia Tech sviluppa stampa Binder Jetting 3D per la fabbricazione di parti di rame di alta qualità

La stampa 3D  in  metallo ha delle limitazioni dovute al numero limitato di materiali disponibili e a metodi  di produzione inefficienti. Tuttavia, una squadra di scienziati del Virginia Polytechnic Institute e State University ha sviluppato una stampante 3D che potrebbe rendere il rame, uno dei più ricercati materiali metallici, disponibile in modo efficiente per la stampa 3D

Conduttore perfetto e poco costoso di calore ed elettricità il rame è uno dei metalli più ampiamente usati nel mondo – soprattutto nell’ elettronica. Tuttavia, essendo relativamente morbido, ha rappresentato un bel ostacolo per la stampa 3D. Uno dei problemi particolari che deve affrontare è che il processo di stampa 3D crea sacche d’aria microscopiche nelle parti diminuendone la resistenza meccanica.

Tuttavia, questa nuova macchina dal Professore Associato Christopher Williams e del dottorando Bai Yun, sembra affrontare con successo questi problemi. Come spiegano i ricercatori in un recente articolo sull’argomento, questo progetto nasce dalla limitazione della attuale Fabbricazione additiva nelle strutture complesse in rame e crea un nuovo processo   denominato Binder Jetting per elaborare il rame. Questo processo di fabbricazione strato dopo strato  offre la libertà di progettazione massima nella realizzazione di geometrie complesse.

‘Quello che stiamo facendo di diverso, è che stiamo stampando rame,’ Williams spiega ai giornalisti. ‘E’ un metallo molto difficile da creare. Stiamo lavorando con un processo chiamato raccoglitore di getto. In questo processo, si utilizza una testina a getto d’inchiostro con getto di colla selettivo in un letto di (rame) in polvere, uno strato alla volta. Una volta che la parte viene creato in quel modo,  fondiamo le particelle insieme per rendere la parte metallica.

La macchina hanno sviluppato pertanto dispone di una testina di stampa a getto d’inchiostro aggiuntivo che aggiunge un ulteriore livello di legante durante la stampa 3D. ‘Una volta che uno strato è stato stampato, il pistone di alimentazione della polvere  abbassa il letto di costruzione, ed un rullo diffonde un nuovo strato di polvere sulla parte superiore dello strato precedente. Lo strato successivo viene quindi stampato ed unito al livello precedente dal legante . La polvere sciolta rimanente nel letto supporta le strutture sovrastanti e viene rimosso con aria compressa nella post elaborazione. Le parti vengono poi induriti a temperatura superiore, prima della sinterizzazione rame per ottenere la forza e densità richiesta.

Il processo Binder Jetting ,  riempie le sacche d’aria tra gli strati di rame, è anche eccezionalmente adatto per parti di rame complessi in quanto non richiede alcuna strutture di sostegno ed è scalabile a quasi ogni formato di stampa. ‘Sono possibili  parti di  grandi dimensioni e Binder Jetting  è esente dai vincoli di gestione termica tipici del processo a letto di polvere. Inoltre, i sistemi Binder Jetting hanno un rendimento relativamente elevato

Tutte queste prove sono state effettuate su con legante campione il ExOne (PM-B-SR-1-04), legante ampiamente usato per molti metalli. Il polimero indurisce dentro dopo riscaldamento per fornire una resistenza soddisfacente, prima della sinterizzazione seguente che produce un pezzo che può raggiungere una purezza fino al 97,3%,.

Il team sta attualmente lavorando su un modo di aggiungere un legante a nanosospensione nella colla polimerica per riempire queste parti microscopiche su ogni strato. Mentre questo complica un po’  l’intero processo, aumenta notevolmente la densità delle  parti e apre la strada ad un ampio numero di applicazioni per oggetti di  rame stampati in 3D .

Williams si aspetta che ci vorranno almeno cinque anni prima che questo processo unico può essere integrato in macchine commerciali. Tuttavia, si apre definitivamente la strada a innovazioni a lungo termine in una vasta gamma di settori – da elettronica di consumo fino alle applicazioni aerospaziali. Vale la pena di  aspettare.

via: 3ders.org