La Stampa 3D a microonde

Sì, Esiste Un Altro Processo Di Stampa 3D Basato Su Microonde

Kerry Stevenson fa Fabbaloo

La Stampa 3D a microonde : ci sono state molte ricerche dedicate a questa forma di stampa 3D presso l’Università di Tel Aviv dal Prof. Eli Jerby. Lavorano su questo processo da almeno dieci anni.


Cosa c’è di così interessante nella stampa 3D a microonde? È un approccio per la produzione di oggetti metallici, che viene eseguita mediante raggi laser o di elettroni nella maggior parte delle attuali stampanti 3D in metallo. Tuttavia, i potenti laser necessari per fondere rapidamente la polvere di metallo sono piuttosto costosi e comportano costi macchina elevati. D’altra parte, un approccio a microonde potrebbe essere significativamente meno costoso, poiché i generatori di microonde sono comunemente disponibili.

Ho parlato con il Prof. Jerby per saperne di più su questo lavoro, il processo e dove sta andando tutto.

Fabbaloo : Chi è coinvolto e quando hai iniziato?

Prof. Eli Jerby : “L’idea di utilizzare microonde localizzate per la produzione additiva (AM) di parti metalliche è stata inventata dieci anni fa da me stesso dell’Università di Tel Aviv (TAU), Israele, insieme ai colleghi di ASCAMM (ora EureCat) Catalogna, Spagna .

Il brevetto originale (concesso nel 2017) è disponibile qui (PDF) .

Da allora ho guidato il progetto di ricerca e sviluppo nel nostro laboratorio al TAU con i miei studenti di ricerca. Attualmente, il principale studente di dottorato in questo progetto è il signor Amir Shelef. Il progetto è sostenuto dal Ministero israeliano della Scienza e della Tecnologia (MOST) e dalla Israel Science Foundation (ISF) “.

Fabbaloo : Come è iniziato il progetto? Qual è stata l’ispirazione?

Prof. Eli Jerby : “Il progetto è iniziato con una visita del Sig. Rafael Rubio e del Sig. Xavier Planta di ASCAMM (Spagna) presso Scilense Microwave Ltd. (Israele), una start-up che ha sviluppato nel 2008-2012 una precedente invenzione , il trapano a microonde, pubblicato su Science Magazine nel 2002.

Il trapano a microonde utilizza l’effetto di riscaldamento a microonde localizzato (LMH), che assomiglia in una certa misura al riscaldamento del laser, e quindi ha ispirato l’uso di LMH anche per AM di parti metalliche (come sostituto dei laser) “.

Fabbaloo : Senza rivelare segreti, come funziona il processo in poche frasi?


Prof. Eli Jerby : “Fondamentalmente, l’effetto LMH porta a una instabilità termica locale, dovuta alle proprietà del materiale dipendenti dalla temperatura, che aumenta rapidamente la temperatura in un piccolo punto caldo. Trattando polveri metalliche, una potenza a microonde localizzata dell’ordine di 200 W può aumentare la temperatura locale in una regione di ~ 1 mm3 di ~ 1.000 ° C in ~ 1 secondo. Questa capacità ci consente di fondere piccoli lotti di polveri metalliche per solidificarli e unirli in modo incrementale. In questo processo LMH-AM, non è necessario un letto di polvere. La polvere viene fornita da piccoli lotti di polvere su richiesta (PoD). “

Fabbaloo : Quali tipi di materiali sono applicabili?

Prof. Eli Jerby : “Mentre il nostro lavoro recente si concentra sulle polveri metalliche in uno schema PoD, il brevetto sopra menzionato copre anche la fornitura della materia prima sotto forma di un filo e si riferisce anche ad altre materie prime come la ceramica . Le polveri metalliche che utilizziamo potrebbero essere le stesse utilizzate nei sistemi AM basati su laser (che sono in genere polveri fini e piuttosto costose) o polveri di qualità molto inferiore (ruvide, granulometrie grandi, polveri metalliche a basso costo). “

Fabbaloo : Perché il processo è importante? Quali vantaggi ha rispetto ad altri processi?

Prof. Eli Jerby : “Il vantaggio principale del nostro concetto, e quindi la sua importanza, è il suo basso costo (sia a livello di installazione che a livello operativo). L’apparecchiatura LMH-AM si basa su dispositivi RF / microonde disponibili in commercio, importati da applicazioni di riscaldamento a microonde o di comunicazione cellulare ampiamente diffuse. Questi sono molto più economici dei componenti laser. Inoltre, il funzionamento del processo LMH-AM è più economico a causa dell’elevata efficienza del processo a microonde (forse fino a ~ 70%) e grazie all’approccio PoD, che consente di risparmiare nella gestione delle polveri, problemi logistici e di sicurezza. “

Sì, c’è un altro processo di stampa 3D basato su microonde
Stampa di esempio di una stampante 3D a microonde: un’asta di ottone costruita strato per strato da sinistra a destra [Fonte: Eli Jerby]
Fabbaloo : Quali sono i limiti del processo?

Prof. Eli Jerby : “Il limite principale del processo LMH-AM è la risoluzione inferiore, rispetto alla tecnica basata sul laser. La dimensione del voxel è dettata dalla dimensione del lotto di polvere e dai parametri LMH, ed è tipicamente dell’ordine di ~ 1-mm3 o superiore. Questa risoluzione in scala richiede un po ‘di post-elaborazione in molte applicazioni, o un’operazione ibrida (ad esempio utilizzando LMH per la struttura ruvida e un laser per i dettagli finali). “

Sì, c’è un altro processo di stampa 3D basato su microonde
Stampa di esempio di una stampante 3D a microonde, un’asta di ottone costruita orizzontalmente (a sinistra) [Fonte: Eli Jerby]
Fabbaloo : Quali potrebbero essere le future applicazioni commerciali del processo?

Prof. Eli Jerby : “Il processo LMH-AM può fornire risposte economiche in due modi:

In quanto sistema LMH-AM autonomo, può fornire le esigenze di 3DP di oggetti metallici relativamente grandi e ruvidi.

In un approccio ibrido, LMH-AM potrebbe essere incorporato con 3DP basati su laser o anche con macchine CNC, in modo che LMH-AM esegua la costruzione strutturale principale e il laser o il CNC completi i dettagli fini. Questa ibridazione può ridurre significativamente i costi di produzione “.

Fabbaloo : Quali saranno i tuoi prossimi passi?

Prof. Eli Jerby : “Vogliamo trasferire il nostro LMH-AM all’industria e speriamo di vederlo implementato nella realtà. Stiamo ora cercando un partner industriale / commerciale che guiderà la fase successiva del trasferimento di tecnologia LMH-AM sul mercato e siamo ovviamente disposti a procedere nei nostri sforzi di ricerca e sviluppo su questa linea. “

Fabbaloo : Intendi commercializzare il processo in futuro?

Prof. Eli Jerby : “Certamente sì. Sebbene la maggior parte del nostro lavoro sia ancora svolto in un ambiente accademico, noi (personalmente e istituzionalmente) desideriamo certamente commercializzarlo. Riteniamo che abbia un grande potenziale pratico, si noti ad esempio la nostra recente pubblicazione sul sistema LMH-AM basato su transistor (link sotto) che dimostra il potenziale LMH-AM come soluzione compatta ea basso costo per 3DP approssimativo di parti metalliche. ”

Sì, c’è un altro processo di stampa 3D basato su microonde
Il team ha infatti brevettato questo processo tramite il brevetto statunitense 9.578.695, “Metodo e dispositivi per la formazione di strutture solide mediante microonde localizzate”, di E. Jerby, A. Salzberg, Y. Meir, FJ Planta, R. Rubio, B. Cavallini, depositato 24 settembre 2013 e concesso il 21 febbraio 2017.

Se qualche lettore è interessato ad iniziare una commercializzazione di questo lavoro, è meglio che contatti il ​​Prof. Jerby il prima possibile.

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