16 maggio 2018

Produrre parti in rame in pochi minuti - Dorothee Quitter

A causa di problemi tecnici, in passato il rame non era molto adatto alla stampa 3D. Lo sviluppo di un nuovo processo potrebbe ora cambiare le cose. Dal

Dalle monete e dagli ornamenti originali fino alla produzione di elettronica di oggi, il rame rimane un materiale popolare in quanto non solo ha una lunga durata e una struttura non corrosiva. È anche uno dei migliori conduttori di energia, il che lo rende il fulcro della maggior parte dei cablaggi elettrici degli edifici e degli avvolgimenti dei motori elettrici. Meno note sono le proprietà antimicrobiche che proteggono da insetti e virus, che qualificano il rame anche per l'uso medico.

Nonostante la varietà di applicazioni descritte sopra, il rame non ha avuto successo in un campo sempre più importante: la stampa 3D. Ciò è dovuto alla procedura del consueto processo di stampa 3D mediante saldatura laser. In questo processo, la polvere di metallo viene fusa insieme sotto la guida di un computer.

Nuove tecnologie necessarie per il rame
Per il rame, tuttavia, questo processo è difficile. L'elevata riflettività quando impatta sul laser a fibra infrarossa convenzionale impedisce l'assorbimento dell'energia e quindi il processo di fusione. Inoltre, la conducibilità termica del rame dissipa il calore dell'ultimo bagno fuso, riducendo così l'efficacia del processo. Sebbene esistano già metodi in grado di lavorare il rame, questi sono ancora molto costosi e quindi poco utilizzati. Tra questi, la fusione a fascio di elettroni o la fusione a fascio di laser verde sviluppata dall'Istituto Fraunhofer.

Separazione a ultrasuoni di particelle
Un metodo che non si basa sulla saldatura termica per la fabbricazione additiva di parti in rame è la tecnologia Supersonic 3D Deposition (SP3D) dell'australiana Spee3d. Il processo di stampa viene eseguito da un ugello a razzo, che accelera le particelle alla tripla velocità supersonica e le attacca a un materiale portante appeso a un braccio robotico a sei assi. L'energia cinetica delle particelle fa sì che i metalli si fondano in un oggetto molto denso. Le sue proprietà metallurgiche sono circa 80-95% del materiale solido. L'applicazione delle particelle metalliche di 25-35 micron avviene con una deposizione approssimativamente a strati, nell'ordine che il programma di stampa ritiene ideale. La velocità è di 20-100 g/min.

Caratteristiche del design
Le restrizioni di progettazione si applicano agli spessori delle pareti, che devono avere uno spessore minimo di 6 mm. Inoltre, fori e cavità sottili sono difficili da realizzare con la stampante, motivo per cui la post-produzione a macchina è spesso più economica e veloce da realizzare. Come altri processi additivi, SP3D consente anche pendenze fino a 45° senza l'uso di materiale di supporto.

Il trasferimento dei dati CAD (STL o Step) avviene tramite lettura nel programma di stampa e la successiva conversione nel processo di stampa. Tra l'altro, il programma simula l'elemento da stampare in modo da poter vedere con una precisione quasi 100% l'aspetto finale del pezzo finito.

Le possibilità di applicazione sono molteplici, poiché il rame può essere facilmente combinato con l'alluminio e altri materiali. Questo lo rende adatto a un'ampia gamma di utilizzi, come ad esempio nel settore automobilistico, dove può essere impiegato da parti di motore a dissipatori di calore ad alte prestazioni per veicoli elettrici e autonomi. (Qui)

Articolo di: Dorothee Quitter
https://www.konstruktionspraxis.vogel.de/kupferteile-in-wenigen-minuten-fertigen-a-710428/