D3 potenzia le parti in ceramica ad alte prestazioni

Parti grandi, spesse e ultra-dense realizzate in ceramica tecnica sono tutte difficili da realizzare con le tecnologie AM di fotopolimerizzazione in vasca, e gli attuali sistemi che utilizzano altre tecnologie hanno prezzi di produzione elevati. Ecco perché D3-AM GmbH, una startup aziendale del gruppo Durst italiano, ha sviluppato una tecnologia di getto di materiale chiamata Micro Particle Jetting (MPJ) per offrire una stampa di ceramica più grande e complessa in un pacchetto più economicamente attraente.

Il Gruppo Durst, con sede nella città italiana di Bressanone, in Alto Adige, si è fatto un nome come specialista della stampa a getto d’inchiostro. Con la fondazione della startup aziendale D3-AM, l’azienda sta concentrando la propria competenza ed esperienza sulla stampa 3D di ceramiche tecniche come il carburo di silicio sinterizzato (SSiC). Proprio come il Gruppo Durst ha contribuito con innovazioni notevoli alla stampa a getto d’inchiostro 2D, introducendo un processo per la stampa digitale su piastrelle, ad esempio, ritiene che l’esclusiva tecnologia MPJ di D3 possa rivoluzionare la stampa additiva in ceramica.

Questa accattivante tecnologia di stampa su ceramica è stata installata nel sistema di stampa LABII, presentato al Formnext 2023, che offre una valida alternativa ai sistemi di altri fornitori di hardware per il getto di materiali.

Spiegazione del getto di microparticelle

D3 ha sviluppato la sua tecnologia Micro Particle Jetting, un tipo di getto di materiale, per la stampa di sospensioni ceramiche altamente concentrate a base d’acqua. Attualmente, D3 si sta concentrando sullo sviluppo di ceramiche di allumina e carburo di silicio (SSiC e RBSiC), sebbene preveda di espandere significativamente il suo portafoglio di materiali collaborando con ricercatori e aziende. Tutti questi materiali offrono un’eccezionale resistenza al calore, all’abrasione e alle sostanze chimiche, rendendoli adatti per applicazioni ad alte prestazioni.

Il punto di forza esclusivo di MPJ rispetto ad altre tecnologie di material jetting è una testina di stampa appositamente sviluppata che consente un’applicazione goccia a goccia e strato per strato utilizzando fanghi ceramici altamente abrasivi a base d’acqua. Questi fanghi sono riempiti allo stato liquido, eliminando il costoso e laborioso processo di manipolazione della polvere. La testina di stampa, il cui concetto è stato sviluppato dal Gruppo Durst per oltre un decennio e che ora è stato appositamente adattato da D3 per la produzione additiva, può elaborare dimensioni delle particelle fino a D99 di 60 µm ed è resistente ai fluidi inclini alla sedimentazione.

“La tecnologia MPJ consente ai nostri clienti di produrre parti in ceramica altamente complesse con proprietà dei materiali note dalla produzione convenzionale e richieste dal settore”, spiega Stefan Waldner, Chief Product Officer di D3.

Il sistema LIP

A partire dal 2024, D3 offre un singolo sistema AM in ceramica che trasporta la sua tecnologia MPJ. Si tratta del LABII, un robusto sistema di stampa con una dimensione della piattaforma di 240 x 400 mm e un’altezza di costruzione fino a 140 mm. La macchina utilizza la generazione intelligente di goccioline per costruire componenti complessi e densi che possono essere sinterizzati in modo convenzionale.

La piattaforma di stampa è progettata per la stampa di ceramiche tecniche come ossido di alluminio e carburo di silicio che possono essere trasformate in parti ad alte prestazioni come scambiatori di calore, pompe a girante per liquidi chimicamente aggressivi e componenti aeronautici. In particolare, la materia prima per LABII può includere materie prime utilizzate nella produzione convenzionale, il che rende la tecnologia economicamente interessante, indipendentemente dal fatto che l’utente intenda fabbricare parti convenzionali o progetti altamente complessi che in precedenza sarebbero stati impossibili da produrre.

La LABII vanta anche una manciata di caratteristiche speciali che migliorano le prestazioni di stampa su ceramica. Tra queste, un sistema di telecamere per monitorare le build in corso, unità di manutenzione intelligenti che assicurano una produzione fluida e continua, una seconda testina di stampa per il materiale di supporto e un software dedicato. La stampante è attualmente sottoposta a beta testing insieme a partner selezionati.

Oliver Ungerer, responsabile dello sviluppo delle macchine, aggiunge: “La nostra vasta competenza nello sviluppo di sistemi a getto d’inchiostro industriali complessi, acquisita all’interno del Gruppo Durst, garantirà che il sistema LABII diventi in futuro un sistema di produzione stabile e ad alte prestazioni”.

Possibili applicazioni

Il mercato dell’hardware per la stampa 3D in ceramica è tutt’altro che saturo e D3 ritiene di essersi ritagliata una nicchia nel getto di materiale economico di ceramiche tecniche, con un’attenzione particolare alle parti più grandi e ad alta densità. Alcune stampe di successo realizzate sul LABII includono scambiatori di calore e giranti in carburo di silicio sinterizzato. Grazie all’ampio volume di costruzione del LABII, è possibile disporre fino a 40 di queste giranti sul letto, con il potenziale di impilare le parti e stampare 280 unità per lavoro di stampa.

Le applicazioni target per MPJ ​​includono parti con densità superiori al 99%, parti con spessori di parete di 20 mm o più e parti freeform complesse con caratteristiche come canali interni profondi. Altri potenziali casi d’uso includono parti realizzate con materiali scuri come carburo di silicio e nitruro di silicio. Tuttavia, D3 ritiene che il suo sistema AM offra le prestazioni e la flessibilità per consentire a un’ampia gamma di utenti finali di elevare le proprie prestazioni di produzione industriale.

“Con D3, stiamo stabilendo nuovi standard nella produzione additiva di ceramiche tecniche”, afferma Christoph Gamper, CEO di Durst Group e D3-AM. “Il nostro obiettivo è quello di spingere costantemente i confini di ciò che è possibile e offrire ai nostri clienti soluzioni innovative e personalizzate che non solo forniscano valore aggiunto a loro, ma anche ai loro clienti. Puntiamo a comprendere e soddisfare le esigenze dei nostri clienti per ottimizzare la catena del valore e garantire un successo sostenibile”.