Dalla Russia un processo altamente efficiente ed economico per produrre materie prime per la produzione additiva – polvere composita sferica in titanio / alluminio

Ricercatori russi stanno sviluppando processi economici per la produzione di polvere di metallo per la stampa 3D di parti di aeromobili

Un gruppo di scienziati dell’Università Nazionale di Scienza e Tecnologia MISiS, un’università tecnica in Russia, (NUST MISIS) ha sviluppato un processo altamente efficiente ed economico per produrre materie prime per la produzione additiva – polvere composita sferica in titanio / alluminio. Ciò consente di risparmiare sui costi dei materiali e i produttori possono produrre in modo più economico e produrre più facilmente prodotti compatti e complessi per l’industria aerospaziale. I risultati dello studio sono stati pubblicati in Metallurgical and Materials Transactions B (2019).

La stampa 3D è diventata una tendenza consolidata nel settore aerospaziale. I composti intermetallici di titanio-alluminio e titanio-nichel (compositi a due metalli) vengono sempre più utilizzati nella produzione di parti per aeromobili e veicoli spaziali. I prodotti 3D realizzati con questi materiali sono caratterizzati da bassa densità, proprietà ad alta resistenza e alta resistenza al calore e possono avere forme geometriche complesse. Le polveri composite relativamente semplici ed economiche danno un contributo significativo alla stampa 3D in metallo a costi contenuti.

“Per la produzione in serie 3D di componenti per missili e aerei, sono richieste polveri pre-stadio di alta qualità, nonché un processo di produzione semplice, altamente efficace e conveniente. L’introduzione su larga scala di sistemi per la stampa 3D di metalli nell’industria domestica è ostacolata principalmente dagli alti costi delle materie prime. Pertanto, non è ancora possibile produrre economicamente. Il nostro obiettivo principale è sviluppare un processo economico per ottenere polvere di metallo di alta qualità “, afferma Andrey Nepapushev, Ph.D., membro del gruppo di ricerca e associato di ricerca presso il Centro di ricerca e sviluppo di nanoceramica funzionale presso NUST MISIS.

Gli scienziati sono riusciti a semplificare la produzione di polveri per la stampa 3D. Ciò è stato ottenuto con una combinazione unica di modalità di mulino planetario che utilizzano un’intensa lavorazione meccanica per ottenere polveri composite composte da particelle sferiche (sia titanio che alluminio). Il prodotto “semilavorato” può essere inserito direttamente in una stampante laser 3D. Vi è una reazione dei metalli, che formano un composto intermetallico resistente al calore direttamente durante il processo di stampa ad una temperatura di circa 650 gradi.

Secondo gli scienziati, l’uso di un mulino planetario per questo scopo è il primo al mondo. Il processo di laboratorio è adatto alla produzione perché i produttori nazionali hanno le controparti industriali di un mulino planetario.

L’uso di composti intermetallici pronti all’uso per la stampa 3D richiede un processo di fusione a monte e tecnologie speciali e consuma molta energia. Per ottenere la polvere, l’hot melt deve essere “spruzzato” con un getto di gas, acqua o plasma, il che complica ulteriormente e aumenta i costi di produzione.

“Il materiale di partenza per i nostri esperimenti era polvere fatta di titanio, alluminio e nichel, che venivano lavorati intensamente in un mulino planetario. Il processo sperimentale ha reso la produzione di polveri precursori notevolmente più semplice ed economica. Inoltre, il consumo di energia della stampa 3D è stato ridotto del 20%. Di conseguenza, durante il processo di fusione è possibile rinunciare all’elevata energia laser “, aggiunge Andrey Nepapushev.

Il gruppo di ricerca ha completato l’ottimizzazione dei composti in polvere precursori e ha iniziato a produrre i primi prototipi dalle polveri ottenute.

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