smart micro casting & forging nuova tecnica di stampa 3d metal stampa 3d fusione e forgiatura in un unico processo

Un team di scienziati in Cina ha sviluppato una tecnologia di stampa 3D metal denominata ” smart micro casting & forging.” La tecnologia combina la stampa 3D e la forgiatura, usa un filo metallico che costa un decimo rispetto al costo delle  polveri AM, e trova utilizzo nel settore aerospaziale, automobilistico, e nello stampaggio industriale.

Zhang Haiou e sua moglie professoressa Wang GuilanSotto la guida di Zhang Haiou, professore di ingegneria meccanica presso lo Huazhong University of Science, un team di scienziati in Cina ha, dopo 10 anni di ricerca, sviluppato quello che potrebbe rivelarsi una tecnologia che cambia la produzione in metallo. Si tratta di una combinazione di stampa 3D, casting  e  forgiatura, che portano ad un’innovazione tecnologica dirompente per le macchine di produzione.

Fabbricazione Additiva sta diventando una scelta sempre più popolare per le parti in metallo in una vasta gamma di settori, ma i dubbi rimangono sull’integrità strutturale di alcune componenti  stampati in 3d. I sostenitori dei metodi di produzione tradizionali citano la porosità, la mancanza di fusione, e altri problemi associati con le parti  stampati in 3d come  motivo per rimanere con le tecniche di c fusione o forgiatura classiche.

Il Micro Forging & Casting Sync Composite Device, un nuovo prodotto sviluppato da Zhang Haiou e dalla sua squadra, offre un’alternativa ai metodi di stampa metal 3D come la fusione laser selettiva e la sinterizzazione, che unisce la stampa 3D, la fusione, laforgiatura   in una unica macchina. Questo mix di tecniche contribuisce a una maggiore resistenza e tenacità delle componenti, e al miglioramento del ciclo di vita del prodotto, e ad una maggiore affidabilità. Secondo i suoi sviluppatori, la tecnologia può anche essere usata per creare componenti metalliche sottili eliminando i costi del materiale e delle attrezzature ineccesso.

La stampante attualmente è in fase di sviluppo dagli scienziati che saranno in grado di produrre e forgiare pezzi di metallo fino a 5,5 × 4,2 × 1,5 m in termini di dimensioni, con una rugosità superficiale di 0,02 mm, a livello di lavorazione meccanica generale. La squadra ha, però, già sviluppato una macchina capace di stampare in  3D in otto tipi di materiali
Nelle lavorazioni meccaniche tradizionali, il metallo fuso non può essere elaborato direttamente nelle parti ad alte prestazioni. La sua struttura interna deve essere migliorata attraverso lo stampaggio.  Grande può essere costoso, però, e l’attuazione di tali risultati prevede attrezzature costose e un lungo processo di produzione, e un enorme consumo di energia, oltre ad un pesante inquinamento  e ad un notevole spreco. Inoltre, rimane difficile produrre parti di materiale funzionalmente pronte.
Zhang Haiou ha commentato: “In passato, la stampa 3D convenzionale è stato fatalmente incrinata nelle seguenti aree: in primo luogo, senza forgiatura, le parti metalliche hanno serie possibilità di collassare; secondo, le prestazioni delle parti  stampate in 3d metal non sono state buone; Un terzo problema riguarda la presenza di pori e porzioni non fuse; il quarto è che utilizzando un raggio laser degli elettroni come fonte di calore risulta molto costosa “.

Gli esperti hanno verificato che le parti fatte dalla stampa 3D di nuova concezione sono più stabili di quelle realizzate per colata tradizionale. Inoltre, gli scienziati cinesi dicono che la nuova tecnica è l’80% più efficiente rispetto alla stampa SLM 3D, con il materiale che costa circa un decimo rispetto alle polveri metalliche di produzione additiva. Il materiale utilizzato nella tecnica di forgiatura e casting è una sorta di filo metallico, che viene riscaldato da un arco elettrico con un risparmio energetico del 90% rispetto all’energia di un fascio laser. Questo metodo, che può controllare simultaneamente le dimensioni e la forma delle parti  , può far  risparmiare tempo ed energia: colate di di metallo di due tonnellate richiedono solo 10 giorni per essere prodotte , in precedenza ci volevano tre mesi.

Il processo di fusione e la forgiatura è già stata utilizzata per creare un 3D titanio giunti per un nuovo caccia stampato, che sarebbe stato impossibile creare un unico pezzo con qualsiasi tecnica di fabbricazione sottrattiva. In passato, l’unico metodo era di ridurre gli standard di progettazione, dividerlo in più parti, e poi riassemblare il tutto, influenzando le prestazioni  e accorciando il suo ciclo di vita. Zhang Haiou e il suo team hanno usato la loro nuova tecnologia stampando in 3D col TC4   in lega di titanio la cui resistenza alla trazione, snervamento, duttilità e durezza  sono migliori  delle componeti ottenute con una tradizionale forgiatura.

Un certo numero di esperti, tra cui l’ex ministro cinese del National Aerospace Lin Zongtang, ha suggerito che la tecnologia potrebbe figurare nel Made in China 2025una iniziativa, un progetto nazionale ispirato alla “4.0 Industry” lo schema  applicato in Germania, che tenterà di ” aggiornare l’industria cinese  ” .

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