AMALLOY, una nuova polvere brevettata di lega di alluminio, sviluppata dal Technology Innovation Institute (TII), specificatamente per la produzione additiva, è stata recentemente presentata alla conferenza AM Conclave di Abu Dhabi.
AMALLOY è la prima materia prima per la produzione additiva di metalli progettata in Medio Oriente per l’uso su sistemi di fusione a letto di polvere con raggio laser (PDF-LB). La lega di alluminio a basso costo e ad alta resistenza dimostra eccellente stampabilità e prestazioni.
Rispetto alle leghe AlSi10Mg disponibili in commercio, AMALLOY registra una resistenza maggiore del 33% senza compromettere la duttilità. Ciò rende il nuovo materiale un eccellente candidato per parti in cui leggerezza ed elevata resistenza sono indispensabili per affrontare applicazioni impegnative.
commerciali, comprese le leghe di alluminio ad alta resistenza. Fonte: TII
A causa della natura della sua formulazione chimica e dei composti metallurgici intrinseci, AMALLOY presenta un coefficiente di suscettibilità alle crepe a caldo incredibilmente basso, il che significa che è possibile ottenere resistenze più elevate senza problemi di cracking a caldo.
Resistenze più elevate sono rese possibili da una robusta microstruttura co-eutettica combinata con un elevato livello di saturazione, indurimento per precipitazione e raffinazione del grano. In collaborazione con l’Università di Oxford, le analisi Atom Probe Tomography (APT) hanno rivelato la presenza di nano-precipitati nella microstruttura primaria dell’alluminio che hanno ulteriormente migliorato la resistenza della lega.
Oltre alle eccellenti proprietà meccaniche, la lega è stata testata fino a temperature di 300ºC, rivelando un’eccellente stabilità termica e rendendo questo grado potenzialmente utilizzabile in ambienti ad alta temperatura.
“Il nostro focus è sullo sviluppo di leghe ad alta resistenza con eccellente stampabilità. Intendiamo utilizzare questi nuovi materiali nella produzione di parti prive di difetti da impiegare in applicazioni critiche e di alto valore”, ha affermato la Dott.ssa Nesma Aboulkhair, Direttore della produzione additiva presso TII. “Stiamo adottando un quadro per un approccio computazionale e sperimentale integrato per progettare e produrre questi nuovi materiali da utilizzare nell’AM in metallo. Questo quadro costituisce sei fasi tra cui la progettazione della lega, la validazione sperimentale, l’AM per la lega in situ con ottimizzazione del processo accelerato, il test dei materiali, l’ottimizzazione della polvere metallica e, infine, la documentazione”.
Il quadro è condotto interamente internamente dall’inizio alla fine e si è già dimostrato così efficace nello sviluppo di AMALLOY che TII ha depositato un brevetto per la lega presso l’Ufficio Brevetti degli Stati Uniti.
TII intende utilizzare la struttura per sviluppare nuove leghe da altre famiglie di metalli e prevede inoltre di utilizzare la struttura versatile per sviluppare nuove leghe per i processi di produzione tradizionali.
“La clientela target per il nuovo materiale che stiamo sviluppando per la stampa 3D in metallo è costituita dai produttori mondiali di polveri metalliche e stiamo esplorando la possibilità di concedere in licenza le nostre nuove composizioni di leghe brevettate a produttori globali”, ha affermato il Dott. Federico Bosio, ricercatore capo per i materiali di produzione additiva presso TII. “Alcuni dei casi d’uso per cui lo specifico AMALLOY è adatto includono parti a basso costo di acquisto per il settore aerospaziale/aeronautico [ad esempio antenne, staffe per aerei, nanosatelliti] e componenti ad alta resistenza come staffe per motori con topologia ottimizzata”.
Nel suo stato stampato, AMALLOY vanta una gamma di proprietà del materiale impressionanti. Questi attributi includono una notevole densità relativa pari al 99,9% o superiore, che ne garantisce l’integrità e la resistenza strutturale. Inoltre, presenta un coefficiente minimo di suscettibilità alle cricche a caldo (HCS), inferiore a 0,3 secondo il modello Clyne e Davis, che migliora la sua resilienza durante i processi di fabbricazione. Quando si tratta di durezza, AMALLOY rientra nell’intervallo di durezza Vickers compreso tra 140 HV e 200 HV, determinato dalla sua formulazione chimica unica. Questa lega dimostra anche una notevole abilità meccanica con un carico di snervamento che va da 200 a 350, determinato dalla sua composizione chimica, nonché un carico di rottura che va da 350 MPa a 500 MPa, consolidando ulteriormente la sua idoneità per varie applicazioni.
AMALLOY sarà ulteriormente migliorato utilizzando il quadro di sviluppo di TII, per produrre una lega di alluminio ad alta resistenza specifica per applicazioni ad alta temperatura. Una volta completato, il materiale aprirà una serie di nuove applicazioni in settori quali quello aerospaziale, spaziale, petrolifero e del gas e nucleare.
