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Fraunhofer IKTS presenta il sistema Multi Material Jetting per ceramica e metalli

Il sistema può stampare fino a quattro materiali contemporaneamente

I ricercatori del Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems (IKTS) hanno sviluppato un sistema Multi Material Jetting in grado di produrre in modo additivo parti che integrano più materiali, inclusi ceramiche e metalli. Il processo potrebbe consentire la produzione di parti con proprietà sintonizzabili, comprese proprietà isolanti o conduttive, per varie applicazioni.

Il processo Multi Material Jetting (MJJ) utilizza una tecnologia di leganti termoplastici come base. In particolare, la tecnologia distribuisce in modo omogeneo polvere di ceramica o metallo in una sostanza legante termoplastica per creare un impasto liquido. Questi fanghi vengono quindi caricati in sistemi di micro-dosaggio (MDS) e fusi per creare un liquido che può essere rilasciato in minuscole goccioline. Queste goccioline vengono quindi depositate sulla piattaforma di costruzione con un alto grado di precisione (controllato da uno speciale programma software) a velocità fino a 60 mm e 1.000 gocce al secondo.

L’attuale sistema MJJ, in grado di stampare fino a quattro materiali contemporaneamente, utilizza goccioline di dimensioni comprese tra 300 e 1000 μm e crea strati depositati di altezza compresa tra 100 e 200 μm. Le goccioline vengono depositate per formare una struttura che misura al massimo 20 x 20 x 18 cm.

“In questo momento, possiamo elaborare fino a quattro materiali diversi alla volta”, ha spiegato Uwe Scheithauer, ricercatore presso Fraunhofer IKTS. “Il fattore critico qui è il dosaggio personalizzato dei fanghi metallici o ceramici. Ottenere il giusto dosaggio è la chiave per garantire che il prodotto finale fabbricato additivamente assuma le proprietà e le funzioni richieste durante la successiva sinterizzazione nel forno, comprese proprietà quali resistenza, conduttività termica e conduttività elettrica”.

La tecnologia del binder jetting multimateriale di Fraunhofer IKTS è in grado di produrre componenti altamente complessi e ha quindi una gamma di applicazioni interessanti, come la produzione di un sistema di accensione in ceramica per un motore di propulsione satellitare. Secondo quanto riferito, la tecnologia MJJ può stampare un sistema di accensione che è direttamente integrato nel motore, combinando materiali elettricamente conduttivi e materiali isolanti in un’unica struttura. In questo esempio, Fraunhofer IKTS spiega che il lavoro di stampa richiederebbe tre sistemi di dosaggio: un materiale di supporto progettato per bruciare nel forno, un materiale elettricamente conduttivo e un materiale elettricamente isolante.

Altre applicazioni della tecnologia sono incredibilmente diverse: ad esempio, MJJ potrebbe essere utilizzato per produrre una lunetta per orologio in ceramica bicolore unica e personalizzata per il mercato consumer. Il sistema di binder jetting potrebbe anche essere utilizzato con un unico materiale per produrre pezzi come semilavorati per parti in metallo duro. “Grazie all’eccezionale precisione dei sistemi di dosaggio, i contorni dei pezzi grezzi sarebbero già molto vicini a quelli del prodotto finale”, ha affermato Scheithauer. “Richiederebbero quindi una macinazione successiva molto ridotta rispetto ai metodi convenzionali. Questo è un grande vantaggio quando si lavora con il carburo”.

È interessante notare che la tecnologia Multi Material Jetting dell’istituto tedesco è abbastanza avanti nel processo di sviluppo: il team di ricerca ha già dimostrato la scalabilità del sistema e sta entrando nella fase di convalida per l’uso industriale. Fraunhofer IKTS, che elaborerà la sua tecnologia innovativa nella prossima conferenza AM Ceramics incontra CERAMITEC (16 e 17 settembre), fornirà l’hardware ai clienti e lavorerà con loro nello sviluppo di materiali e software per il monitoraggio e l’automazione dei processi.

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