I ricercatori di Purdue usano vibrazioni ultrasoniche per migliorare la stampa 3D con materiali viscosi
C’è stato un crescente interesse per la stampa 3D con materiali simili all’argilla per una serie di motivi, tra cui, a titolo esemplificativo, un’estetica più gradevole, proprietà meccaniche e isolanti migliori e persino conservazione dell’energia. Ma la principale sfida tecnica della stampa 3D di molti di questi materiali è la loro viscosità; una pasta spessa è difficile da estrudere attraverso un ugello stretto perché, a causa dell’attrito, il materiale si accumula sulle pareti interne e alla fine intasa l’ugello. Anche quando un materiale viscoso può essere estruso, è spesso un flusso incoerente che si traduce in vuoti e sacche d’aria. Una nuova soluzione ideata da un team di ricercatori della Purdue University prevede l’applicazione di vibrazioni ultrasoniche ad alta ampiezza all’ugello, riducendo l’attrito e consentendo così al materiale di scorrere senza intoppi.
La squadra era guidata da Jeffrey Rhoads, un professore della Purdue’s School of Mechanical Engineering, e da Emre Gunduz, ex ricercatore alla Purdue; insieme, hanno lanciato una startup di proprietà della facoltà chiamata Next Offset Solutions Inc. che produce stampanti e materiali 3D specializzati. Hanno brevettato la loro scoperta attraverso il Purdue Office of Technology Commercialization e hanno pianificato di commercializzarlo presso varie agenzie governative.
Il loro metodo di estrusione ultrasonica può essere eseguito a distanza e non richiede i solventi pericolosi che vengono solitamente aggiunti a materiali viscosi per modellarli, rendendo il loro metodo molto più economico e più sicuro. “Alcuni di questi processi utilizzano letteralmente una tonnellata di solventi di cui non abbiamo bisogno”, ha detto Rhoads. “Non devi avere una persona che si interfaccia con il sistema. Questo è un grande vantaggio dal punto di vista della sicurezza “.
Monique McClain, una dottoranda della Purdue’s School of Aeronautics and Astronautics, ha esperienza nel lavorare con materiali energetici e ha testato il metodo su una cella a combustibile solido, molto simile a quello utilizzato per il propellente per razzi. Le sue scoperte hanno rivelato che la versione stampata in 3D si confrontava favorevolmente con la cella a combustibile convenzionale, bruciando in modo uniforme e prevedibile. Le complesse geometrie ottenibili con la stampa 3D potrebbero consentire propellenti attivati in modo più preciso; cambiare la forma e la struttura di una cella a combustibile influisce sul modo in cui brucia, così gli ingegneri potrebbero progettare celle a combustibile che bruciano più velocemente al centro per una spinta migliore.
La tecnica Next Offset Solutions aiuta anche ad evolvere le industrie a lento cambiamento che si contraggono con i dipartimenti dell’energia e della difesa, dove è necessario molto tempo e denaro per approvare nuovi materiali. Lavorando con materiali già qualificati, possono concentrarsi sulla fornitura di soluzioni su misura. Le celle a combustibile stampate in 3D offrono un livello di personalizzazione che potrebbe cambiare radicalmente la produzione di missili e missili, quindi preparatevi per gli zaini a razzo.
