Stampa 3D - Processi

Cosa viene dopo il binder jetting?

La co-fondatrice di Meta Additive, la dott.ssa Kate Black, ci mostra in esclusiva la prossima grande evoluzione della tecnologia AM in metallo e ceramica per la produzione di parti

0 Condivisioni

Anche se la transizione al binder jetting in metallo e ceramica per la produzione è appena iniziata, è chiaro che la semplice implementazione di processi rapidi non sarà sufficiente per soddisfare veramente le esigenze di produzione. I materiali e i processi di binder jetting presentano ancora diverse sfide e colli di bottiglia che devono essere affrontati, dal numero limitato di materiali disponibili al numero elevato di fasi di post-elaborazione altamente complesse, comprese l’infiltrazione e, naturalmente, la sinterizzazione. Questo è esattamente ciò che Meta Additive, con sede nel Regno Unito, intende affrontare con la sua tecnologia straordinariamente avanzata.

Meta AdditivoTutti i grandi attori del segmento ci stanno lavorando: Desktop Metal ha sviluppato un software avanzato per una sinterizzazione efficace ed ExOne ha introdotto i leganti a nanoparticelle. XJet ha fatto un ulteriore passo in avanti spruzzando direttamente le nanoparticelle di metallo, offuscando ulteriormente le linee tra il getto di legante e il getto di materiale. Tuttavia, tutti questi approcci sono ancora alquanto brevi e una nuova azienda, il cui nome stesso significa cambiamento ed evoluzione, è pronta a introdurre un nuovo approccio che affronterà tutti questi problemi attraverso la chimica.

In qualità di media del settore, tendiamo a guardare principalmente alle macchine che compongono gli attuali mercati AM. Come giornalisti, tuttavia, siamo particolarmente affascinati dai sistemi che stanno spingendo i limiti della tecnologia e della scienza. Sì, scienza. Sta diventando sempre più chiaro che la meccanica AM può portarci lontano e che il prossimo passo evolutivo per l’ AM sarà sempre più legato alla chimica dei materiali su misura. Meta Additive lo fa a livello molecolare, micro e nanometrico, spruzzando leganti fatti di materiali strutturali su materiali più strutturali.

Meta Additive lo fa creando un nuovo sistema basato sulla tecnologia del jetting come intersezione ideale tra hardware, software e scienza dei materiali. Recentemente abbiamo avuto l’opportunità di intervistare il cofondatore e CTO di Meta Additive, la dott.ssa Kate Black, per capire esattamente cosa viene dopo il binder jetting e cosa alimenta i prossimi leganti e la stampante 3D React 125 3D in metallo e ceramica.

Nella sua propria meta categoria

“Meta Additive è stata fondata nel 2019 come risultato di un progetto di ricerca che ho avviato all’Università di Liverpool come iniziativa accademica, dice il dottor Black a 3dpbm. “Il mio socio in affari e co-fondatore, Simon Scott, era l’amministratore delegato di Renishaw Additive Manufacturing Products Division (AMPD), quindi proviene da un background PBF in metallo e poi ha lavorato come consulente per la stampa a getto di leganti metallici per ExOne “.

La società è collegata e ha una base presso l’Università di Liverpool, ma la società ha la sua sede principale a Stoke-on-Trent, nello Staffordshire. Questo era il fulcro del business ceramico del Regno Unito e un polo leader a livello mondiale sia per la ceramica tradizionale che per quella tecnica. La sede dell’azienda si trova all’interno di una fabbrica di ceramiche costruita nel 1850.Binder Jetting

“Abbiamo deciso di trasferirci in un edificio come quello piuttosto che in un sito industriale alla periferia della città”, spiega il dottor Black. “Vogliamo dare nuova vita alla tecnologia AM, ma anche a questa regione e riportare la ceramica a Stoke-on-Trent. Crediamo anche che la nostra tecnologia possa aiutare a spostare la tradizionale industria della ceramica in una direzione diversa”. Una di queste nuove direzioni sono i metalli: con la tecnologia Meta Additive, gli stessi processi utilizzati per la ceramica possono essere applicati ai metalli. Questo è uno dei motivi per cui l’azienda ha iniziato a lavorare con materiali chiave per AM, come rame e titanio.

Cambiare il gioco

“Diciamo che la nostra tecnologia è un po ‘come il binder jetting “sotto steroidi”, dice il dottor Black. “Stiamo cercando una terminologia diversa che possa aiutare gli utenti e la più ampia comunità AM a comprendere la differenza”. In un certo senso, la tecnologia di Meta Additive sta seguendo la tendenza che vede tutte le tecnologie di getto, anche quelle basate su letto di polvere come il getto di legante, diventare sempre più ibridate per sfruttare ulteriormente le capacità di controllo voxel della testina a getto d’inchiostro.

“Il binder jetting convenzionale utilizza un legante sacrificale per legare polvere, ceramica o polvere metallica, in un letto”, conferma il dottor Black. “Quindi la parte deve essere rimossa e sottoposta a trattamento termico. Non abbiamo una fase di debinding perché non siamo vincolanti con materiale sacrificale. Ci stiamo legando e contemporaneamente ci infiltriamo con il materiale di costruzione. Il legante stesso è costituito da componenti in metallo o componenti in ceramica, a seconda di ciò che si desidera fare”.

L’origine del processo di Meta Additive può essere fatta risalire all’esperienza del Dr. Black con un processo chiamato Atomic Layered Deposition, che funziona con materiali di ogni tipo di spessore atomico, comprese ceramiche molto complesse e leghe metalliche complesse. Questa esperienza si è gradualmente evoluta dalla stampa 2D alla stampa 3D.

“Usiamo quello che chiamiamo un ‘raccoglitore gerarchico'”, spiega il dottor Black. “Perché è costituito da un componente molecolare, un nano componente e un microcomponente. Non abbiamo alcun legante polimerico sacrificale di cui dobbiamo sbarazzarci. Le nanoparticelle servono a riempire gli interstizi, i pori della polvere nel letto. Poi abbiamo una componente molecolare e questa è la chiave della tecnologia di Meta Additive. È progettato in modo che sappiamo come reagirà quando vede una superficie e possiamo adattarlo a livello molecolare in modo che possa reagire come vogliamo. Analogamente ai processi XJet ed ExOne, il componente delle nanoparticelle riempie quindi i pori dei materiali in polvere legati dal letto di polvere in modo che il processo di Meta si leghi e si infiltri contemporaneamente.

Un ovvio vantaggio di questo approccio è molto meno restringimento della parte durante la sinterizzazione. Mentre i tradizionali processi di binder jetting possono vedere un restringimento delle parti fino al 20% e richiedono lunghi debinding e infiltrazioni per raggiungere densità del 98% e 99%. Meta Additive può controllare la densità e la porosità di ciascuna parte in larga misura e vedere tassi di restringimento fino al 2%, il che è un vero punto di svolta. Anche prima della sinterizzazione, dopo che si staccano dalla stampante, le parti sono già abbastanza dure, con densità fino all’88%. “Questo perché … il dott. Black spiega: c’è stata una vera reazione chimica, un vero legame metallico che si è formato durante il processo di stampa. Il trattamento termico viene implementato solo per consolidare il resto della microstruttura per ottenere l’esatta microstruttura che desideri”.

L’ecosistema React 125

La prima stampante di Meta Additive si chiama React 125, dove il numero si riferisce alla dimensione della piattaforma di costruzione. Dato il background del team di sviluppo, il progetto iniziale era solo quello di vendere materiali leganti come materiali di consumo ripetuti alle società di hardware AM che li avrebbero implementati. “Tuttavia, il dott. Black ci dice: ci siamo resi conto che dovevamo avere il pieno controllo degli aspetti hardware, software e materiali, quindi abbiamo deciso di lavorare con un team di software per riunire l’ecosistema e abbiamo deciso di produrre il nostro hardware”.

La React 125 farà il suo debutto ufficiale a Formnext a novembre. Il modello di business iniziale dell’azienda è quello di lavorare con clienti selezionati sia nella produzione di metalli che in ceramica per periodi di valutazione di 12 mesi. “Ricevono un React 125 e un programma di sviluppo di raccoglitori di 12 mesi”, anticipa il dottor Black. “Sviluppiamo un sistema di leganti per le loro esigenze specifiche, che ci consente di ampliare la nostra offerta di leganti, e anche di capire quali sono i reali requisiti degli utenti finali e di mettere a punto i materiali da costruzione specifici per le loro applicazioni”.

Il binder jetting sta aumentando le aspettative come un vero processo di produzione di nuova generazione. Alcuni la chiamano produzione additiva 2.0. Ma per mantenere veramente queste promesse, la tecnologia dovrà sempre più cercare di mettere a punto la chimica dei materiali e dei processi. Il controllo del livello voxel, che già avviene nella stampa 3D polimerica, deve avvenire anche nella produzione additiva di metalli e ceramiche e un modo per ottenere ciò è attraverso un maggiore controllo delle testine a getto d’inchiostro, di ciò che ne esce e di ciò che spruzzano i materiali sopra.

Detto dei leganti gerarchici, il materiale di base iniziale che Meta Additive sta introducendo saranno i metalli: rame, titanio e alluminio. L’azienda ha già iniziato a esaminare ceramiche avanzate come allumina, carburo di titanio e carburo di silicio. “Vogliamo lavorare con i partner per capire quali sono le loro sfide con i materiali, in particolare nella ceramica, perché sono molto diversi dall’industria dei metalli. Il bello della tecnologia Meta è che è facilmente trasferibile a un’intera gamma di materiali”, spiega il dottor Black. “Lo stesso materiale che può essere leggermente modificato per essere un metallo o una ceramica. È necessario disporre di una polvere adatta nel letto, ma la maggior parte del lavoro sui materiali viene eseguita nella testina a getto d’inchiostro”.

Da meta a extra

Un altro vantaggio della tecnologia di Meta Additive è che può essere ridimensionato e non ha limiti intrinseci nella dimensione della build. Per capire esattamente quanto può andare, la società ha ricevuto una sovvenzione per Innovate UK di 1,2 milioni di sterline. “Stiamo scalando tutto”, dice il dottor Black, “Ora stiamo esaminando parti grandi fino a due metri e, naturalmente, stiamo cercando di realizzare parti multi-materiale. Penso che questa sia una delle cose più eccitanti che questa tecnologia ci consentirà di fare: immagina di avere un materiale nel tuo letto di polvere, l’elemento molecolare organico metallico è un altro materiale, il nanoelemento un altro e l’elemento micron ancora un altro. Stiamo iniziando a vedere come possiamo costruire un sistema di materiali piuttosto complesso”.

I potenziali segmenti di applicazione a breve e medio termine includono il settore energetico, per batterie, dissipatori di calore, elettronica integrata e una serie di altri componenti che possono beneficiare del controllo a livello di voxel su un gradiente di materiali, dai metalli alla ceramica, in un’unica parte. “Crediamo che il futuro della nostra tecnologia consentirà che ciò accada”.

0 Condivisioni
Tags
Research 2021
Metal AM Market Opportunities and Trends

This market study from 3dpbm Research provides an in-depth analysis and forecast of the three core segments...

Davide Sher

Sono un giornalista professionista iscritto all'ODG dal 2002 e mi sono sempre occupato di comunicazione trade. Per 10 anni ho redatto una testata dedicata al mercato dei videogiochi e successivamente ho partecipato alla creazione del primo iPad magazine dedicato all'elettronica di consumo. Dal 2012, mi occupo esclusivamente di stampa 3D/manifattura additiva, che vedo come la più affascinante e reale delle tecnologie oggi agli albori ma che plasmeranno il nostro futuro. Ho fondato Replicatore.it nel 2013 e ho scritto come blogger per diversi siti internazionali. Nel 2016 ho fondato la mia società 3dpbm (www.3dpbm.com), con base a Londra, che offre servizi di supporto alle aziende che vogliono comunicare, sia in Italia che nel mondo, i loro prodotti legati alla manifattura additiva. Oggi pubblichiamo diverse testate internazionali tra cui 3D Printing Media Network (il nostro sito editoriale internazionale), 3D Printing Business Directory (la più grande directory al mondo di aziende legate alla stampa 3D), Replicatore.it, Replicador.es e 3D Printing Media Network Chinese Version.

Articoli Correlati

Back to top button

Utilizziamo i cookie per offrirti la migliore esperienza online. Accettando l'accettazione dei cookie in conformità con la nostra politica sui cookie.

Privacy Settings saved!
Impostazioni

Quando visiti un sito Web, esso può archiviare o recuperare informazioni sul tuo browser, principalmente sotto forma di cookies. Controlla qui i tuoi servizi di cookie personali.


Tracciamo le informazioni anonime degli utenti per migliorare il nostro sito web.
  • _ga
  • _gid
  • _gat

Rifiuta tutti i Servizi
Accetta tutti i Servizi
Close
Close

ADDITIVATI ADESSO

 

Iscriviti per ricevere le ultime notizie sull'industria della stampa 3D.

Ho letto e accetto l'informativa sulla privacy.*

Questa informazione non sarà mai condivisa con terze parti

BENVENUTO A 

BORDO!