18 marzo 2024

Nuovi materiali = nuove opportunità

Steven Camilleri - cofondatore e CTO di PEE3D - sa che è un momento interessante per la produzione additiva di metalli.

Solo l'anno scorso sono stati investiti 7 miliardi di dollari in ricerca e sviluppo accademici. Oggi, tutta una serie di iniziative di Industria 4.0 e di sostenibilità continua a generare finanziamenti applicabili alle università.

Per SPEE3D, questo afflusso di capitali ha aperto la strada a nuove partnership di ricerca e, con esse, all'opportunità di esplorare nuove leghe, applicazioni, proprietà dei materiali, rivestimenti, morfologia e metodologie di post-elaborazione.

L'azienda sta attualmente collaborando con la Naval Sea Systems (NAVSEA) negli Stati Uniti per stabilire un livello minimo di prestazioni per il bronzo nichel-alluminio, un materiale che aggiungerà ufficialmente al suo portafoglio di materiali a rilascio totale entro la metà del giugno 2024.

Ecco una panoramica di ciò che Steven ha detto.

Perché nichel alluminio bronzo?

Il bronzo nichel-alluminio è un materiale robusto e moderno con proprietà autolubrificanti e un alto grado di resistenza alla corrosione, che lo rendono ideale per un'ampia varietà di applicazioni marittime. È altamente resistente all'abrasione, all'erosione e al biofouling marino ed è galvanicamente compatibile con acciaio e ferro.

Lo sviluppo del materiale per la Cold Spray Additive Manufacturing (CSAM), la tecnologia innovativa e proprietaria dell'azienda, non è un compito da poco.

L'acquisizione della giusta polvere di alimentazione per il processo, l'ottimizzazione dei parametri di spruzzatura e la determinazione dei giusti metodi di trattamento termico: tutto questo è essenziale per ottenere la geometria e le proprietà del materiale desiderate e richiede test e sperimentazioni approfonditi e iterativi.

E questo richiede tempo e denaro.

Test. Risciacquare. Ripetere.

Oltre alle sfide standard dello sviluppo di un nuovo materiale per il processo CSAM, il bronzo nichel-alluminio presenta ai ricercatori di SPEE3D diverse complessità uniche.

Poiché la lega è ricca (~20%) di altri elementi, viene danneggiata più facilmente dal processo di atomizzazione della polvere, il che rende la polvere stessa più dura e meno spruzzabile. Questo, a sua volta, fa lievitare i costi, riduce la velocità di costruzione e aumenta la porosità.

Per Steven e il suo team, superare queste complessità ha significato sperimentare metodi alternativi.

Dalla spruzzatura di miscele di polveri elementari e combinazioni di leghe master all'utilizzo della pressatura isostatica a caldo (HIP) per migliorare le proprietà del materiale, il team di ricerca ha provato diversi approcci prima di scoprire che la sequenza dei processi influenzava in modo significativo il risultato.

Alla fine, la strategia più efficace è risultata essere la spruzzatura a freddo e la successiva omogeneizzazione della microstruttura prima dell'HIPping.

I poteri del partenariato progrediscono

Poiché i governi continuano a dare priorità alle iniziative di ricerca e ad aumentare i finanziamenti, le opportunità per le istituzioni accademiche di Stati Uniti ed Europa sono numerose.

Per SPEE3D, questo ha aperto le porte a nuove partnership che fanno progredire e accelerano la ricerca su nuove possibilità per il processo CSAM.

Collaborazioni come quella con la NAVSEA - e la ricerca di nuovi materiali come il nichel alluminio bronzo - sono una parte fondamentale del modello di business dell'azienda.

E stanno cambiando le carte in tavola per il settore della fabbricazione additiva dei metalli.