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I ricercatori dimostrano la più forte “Gorilla allumina” stampata in 3D

Forza di 1 GPa ottenuta tramite approccio multi-materiale

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I ricercatori dell’Università di Leoben (Montanuniversität) in Austria, l’università del paese per l’estrazione mineraria, la metallurgia e dei materiali, hanno dimostrato la possibilità di stampare in 3D la forza massima (1 GPa) allumina attraverso Lithoz, che ha recentemente introdotto l’approccio multi-materiale. Lavorando direttamente con gli ingegneri di Lithoz, i ricercatori sono stati in grado di sfruttare il processo di stampa strato per strato per consentire la generazione di sollecitazioni residue controllate e creare efficacemente una sorta di Gorilla allumina.  Il documento completo su questo studio è stato appena pubblicato su Science Direct.

L’approccio multimateriale è stato impiegato incorporando strati di allumina-zirconia tra strati di allumina pura esterni con notevoli sollecitazioni residue di compressione. Poiché le parti sono state stampate in 3D con materiali diversi, i ricercatori sono stati effettivamente in grado di controllare digitalmente il posizionamento del materiale in modo tale che questi materiali diventassero ancora più densi durante la sinterizzazione rispetto alla sola allumina (allumina monolitica).

L’1 GPa misurato sui multistrati, rispetto a 650 MPa nell’allumina monolitica, è stato ottenuto attraverso i diversi strati di materiale che si comprimevano ancora di più a causa delle diverse temperature necessarie a ciascuno da sinterizzare: questo “disadattamento termico” tra le regioni del materiale durante il raffreddamento dalla sinterizzazione ha portato a sollecitazioni residue di compressione controllate.

La combinazione di strati contenenti diversi materiali ceramici, collegati con forti interfacce, ha consentito di adattare le sollecitazioni di trazione e compressione residue sul piano alternate. Questo approccio è stato dimostrato dagli eccezionali risultati ottenuti, ad esempio, in “occhiali rinforzati”, un concetto sfruttato, ad esempio, in Gorilla glass.

Questo è il primo rapporto sull’utilizzo della produzione additiva per adattare la resistenza della ceramica di allumina, sfruttando il processo di stampa strato per strato. La progettazione di architetture ceramiche di forma complessa con tensioni residue attraverso la produzione additiva apre una nuova strada per la fabbricazione di ceramiche tecniche con proprietà meccaniche su misura.

Le eccezionali proprietà della ceramica, come biocompatibilità, resistenza all’ossidazione e alla corrosione, stabilità alle alte temperature, resistenza all’usura nonché speciali caratteristiche termiche, elettriche e ottiche, rendono questi materiali ideali per applicazioni tecniche esigenti, fabbricando comunque geometrie complesse utilizzando I metodi di produzione della ceramica sottrattiva sono estremamente costosi, utilizzando utensili diamantati e difficili, se non impossibili.

I recenti progressi nel campo delle tecniche di stampa 3D stereolitografica come la tecnologia di produzione ceramica basata sulla litografia (LCM) di Lithoz, hanno portato a importanti progressi nella fabbricazione di materiali ceramici sfusi con proprietà meccaniche paragonabili a quelle della ceramica prodotta attraverso percorsi tradizionali. Negli ultimi anni, molti sforzi sono stati diretti alla progettazione di architetture multimateriali basate sulla ceramica con resistenza e/o tenacità migliorate e, in alcuni casi, maggiore affidabilità.

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Andrea Gambini

Mi piace leggere e scrivere da sempre. Ho iniziato a lavorare in redazione come giornalista sportivo nel 2008, poi la passione per il giornalismo e per il mondo della comunicazione in generale, mi ha permesso di ampliare notevolmente i miei interessi, arrivando negli anni a collaborare con le più svariate testate giornalistiche online. Mi sono poi avvicinato alla stampa 3D, colpito dalle grandissime potenzialità di questa nuova tecnologia, che giorno dopo giorno mi hanno spinto a informarmi sempre più su quella che considero una vera rivoluzione che si farà presto sentire in tantissimi campi della nostra vita quotidiana.

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