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Prepariamoci all’Area Printing di Seurat, un processo PBF in metallo ad alta velocità e multi-laser ispirato al NIF

Un processo di stampa 3D in metallo ad alta velocità per la produzione di parti a forma di rete di grandi dimensioni

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Come il CERN, ITER, la ISS e i rover della Nasa, il NIF (National Ignition Facility) è una meraviglia dell’ingegneria e una delle macchine più grandi e complesse create dall’uomo. Il suo scopo è quello di accendere la fusione nucleare, facendogli produrre più energia di quanta ne consuma, utilizzando più laser ad alta potenza. Come tutte le altre macchine menzionate, è unico e molto complesso, quindi è logico che utilizzi AM per alcune delle sue parti. Tuttavia, ciò che è di particolare interesse in questo caso specifico è che AM non era in grado di soddisfare i requisiti di dimensione e risoluzione per alcune parti, altrimenti non saldabili: e questo ha ispirato una tecnologia AM multi-laser ad alta velocità completamente nuova chiamata Area Printing, che la startup Seurat ha ora pronta per il mercato.

Il co-fondatore e CEO di Seurat, James DeMuth, ha appena pubblicato su Medium la storia di come sono diventate l’azienda e la tecnologia. Ispirato non solo dai requisiti del NIF ma anche, come suggerisce il nome, dall’arte, poiché Georges Seurat era il pittore post-impressionista che ha studiato la scienza della luce.

L’intera storia è sorprendente, tuttavia, il punto principale che emerge è che ha iniziato a guardare l’AM mentre, lavorando al NIF, ha identificato il laser PBF come l’unico processo in grado di produrre parti utilizzando una nanoparticella di acciaio altrimenti non saldabile materiale composito, che era l’unico materiale in grado di resistere alle temperature simili al sole (600 ° C – 1100 ° F) generate all’interno della camera di fusione principale NIF.

Seurat
Una prima dimostrazione della stampa fotolitografica DiAM su vasta area di strati metallici
utilizzando una valvola di luce indirizzabile otticamente. Per ogni costruzione sono stati costruiti
strati successivi utilizzando un approccio di cucitura che ha permesso di ottenere
un’efficienza aggiuntiva. In alternativa, è possibile aumentare la dimensione complessiva
aggiungendo semplicemente diodi ed espandendo l’ottica, fino al limite di energia del sistema
Q-Switched (2 J).

Parte del Lawrence Livermore National Lab (LLNL), il NIF ospita 192 dei laser più potenti del mondo, tutti mirati in un unico punto. Giusto per contestualizzare le cose, i laser generano più energia in venti miliardesimi di secondo di quanta ne usano gli Stati Uniti in qualsiasi momento. Il problema è che per produrre l’intera camera utilizzando il laser PBF ci vorrebbero 200 anni. Ecco perché – in definitiva – insieme ai co-inventori Bassem El-Dasher, Andy Bayramian, Joe Farmer e Sharon Torres, DeMuth ha iniziato a cercare un modo per rendere PBF molto più veloce senza sacrificare la risoluzione: questa tecnologia, che è stata co-sviluppata con LLNL , ora esiste come Area Printing.

Per essere del tutto onesti, la tecnologia sembra molto simile al LaserProFusion annunciato da EOS, anch’esso basato su diodi. Qui viene applicato ai metalli, che senza dubbio presentano una serie di sfide aggiuntive rispetto alla plastica. Basato su OALV (Optically Addressed Light Valve) di LLNL, Area Printing funziona modellando un raggio laser con immagini ad alta risoluzione che possono essere programmate per bloccare o far passare la luce attraverso ciascuno dei suoi pixel. Ciò significa che ogni pixel definisce il proprio punto laser, creando efficacemente una moltitudine di singoli laser da un singolo laser molto potente (5kW). DeMuth e il suo team hanno dimostrato nel 2015 che sarebbe stato possibile utilizzare questo sistema per saldare una vasta area del letto di polvere in un istante. Nel gennaio 2021, Seurat (che è stata fondata nel 2016 e ha raccolto finora 33 milioni di capitale di rischio), ha dimostrato di stampare acciaio inossidabile con proprietà meccaniche che hanno superato gli standard del settore.

L’azienda è ora pronta per essere scalata e lanciata sul mercato. In effetti, Area Printing è tutta una questione di scalabilità: ridimensionamento del volume per soddisfare i requisiti di produzione dell’uso finale, ma anche ridimensionamento delle dimensioni, per stampare le parti di grandi dimensioni richieste dalle applicazioni industriali. Senza gli schizzi e la fuliggine tipicamente generati dai processi AM di metallo completamente fuso, i futuri sistemi di Area Printing mirano a soddisfare le sfide di dimensioni industriali a testa alta.

La valvola ottica ad indirizzo ottico è la tecnologia abilitante chiave che consente a Seurat
di scalare le velocità di stampa AM senza perdere la risoluzione.

Le principali aree di applicazione di Seurat sono state identificate come i settori automobilistico e dei prodotti di consumo. La prossima generazione di produzione automobilistica deve affrontare sfide senza precedenti per soddisfare un mercato in rapido movimento verso l’elettrificazione. Saranno necessarie catene di approvvigionamento agili ma resilienti per rispondere alle mutevoli esigenze dei prodotti. Area PrintingTM offre tutti i vantaggi dell’AM in un prodotto scalabile in grado di soddisfare le richieste di volume e prezzo del settore, fornendo la qualità richiesta per i componenti automobilistici di uso finale. Mentre l’alta precisione con un volume elevato sono due attributi normalmente non associati alla produzione di additivi metallici. Queste barriere tecniche hanno finora limitato gli usi dell’AM metallico nella tecnologia di consumo alla prototipazione e alle soluzioni personalizzate di fascia alta. I due milioni di punti di luce laser di Area Printing offrono una risoluzione su scala micron con un’enorme elaborazione parallela, sbloccando la capacità di stampare parti a forma di rete ad alto volume senza utensili.

 

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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.

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