17 marzo 2023

Storia dello spray freddo

Che cos'è lo spray freddo?

Il Cold Spray (CS) è un processo di deposizione che fa parte della famiglia dei processi di spruzzatura termica. Questo metodo accelera le particelle di polvere attraverso un ugello a razzo a velocità supersonica contro un substrato o un pezzo esistente. Si innesca così un processo di consolidamento metallurgico e di incollaggio delle particelle di polvere metallica depositate, che può tradurre i file digitali in pezzi di forma quasi netta attraverso un processo di costruzione strato per strato. Rispetto a tecnologie di fabbricazione additiva dei metalli comunemente utilizzateIl CS può offrire una maggiore sicurezza, una costruzione più rapida, pezzi più grandi, effetti termici ridotti e una maggiore adattabilità a materiali dissimili.

Spray a freddo (CS) Principali punti di forza nel corso della storia

• 1902: Samuel Thurston ha ricevuto un Brevetto USA che aveva richiesto per la prima volta nel 1898. Molti lo considerano un precursore delle moderne macchine CS utilizzate oggi. Il brevetto rivendicava la capacità di depositare rivestimenti di rame e alluminio su substrati di rame e acciaio.
• 1913: Fondata nel 1913 e con oltre 20.000 membri in tutto il mondo, ASM International è considerata la più grande e affermata società di informazione sui materiali del mondo. Visitando il loro sito web e cercando "cold spray", troverete decenni di ricerche pubblicate sull'argomento.
• 1915: Il Dr. Max Schoop, considerato il padre dello spray termico, è stato premiato con un premio per l'innovazione. Brevetto USA evidenziando la versatilità dell'uso di particelle in forma solida anziché di materiale fuso per evitare danni termici ai substrati vulnerabili al calore eccessivo.
• 1963: A Charles Rocheville è stato concesso un Brevetto USA che utilizza essenzialmente il metodo brevettato da Thurston nel 1902, ma con un ugello convergente-divergente per spingere le particelle di polvere a velocità supersonica.
• 1980s: Il fenomeno dello "spruzzo freddo" che conosciamo oggi è stato scoperto da scienziati russi A. Papyrin e A. Alkhimov mentre conducevano ricerche in Siberia. Si sono imbattuti nel CS mentre studiavano l'interazione di un flusso supersonico bifase di polvere fine su un substrato solido.
• 1991: La Russia ha ottenuto il brevetto SU1618778 per un processo e un brevetto di CS SU1618777 per un dispositivo CS. In totale, tra il 1991 e il 2003 sono state brevettate in vari Paesi 37 invenzioni riguardanti specificamente la nebulizzazione a freddo, come risultato di ulteriori ricerche a livello globale.
• 1993: Al dottor Robert McCune, ricercatore della Ford Motor Company, fu mostrato il filmato del processo di spruzzatura a freddo e invitò il dottor A. Papyrin negli Stati Uniti per una dimostrazione dei risultati.
• 1994: Il consorzio National Center for Manufacturing Sciences avvia una vasta ricerca sul cold spray. Tra i membri figurano Ford Motor Company, General Electric Aircraft Engines, General Motors Corporation, Naval Aviation Depot e Pratt and Whitney. 
• 2000: Un accordo di cooperazione per la ricerca e lo sviluppo nel campo della nebulizzazione a freddo è stato finanziato da Alcoa, Ford Motor, Pratt & Whitney e Siemens Westinghouse, per citarne alcuni.
• 2008: Standard militare del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti (MIL-STD-3021) è stato pubblicato per stabilire la standardizzazione della nebulizzazione a freddo e le migliori pratiche da parte del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti.
• 2015: SPEE3D è stata fondata ed è stata pioniera di un modo brevettato e rivoluzionario di utilizzare la tecnologia a spruzzo freddo per produrre parti metalliche di livello industriale in tempi più rapidi di quanto si fosse mai pensato.

In sintesi

Il Cold Spray (CS) è un processo di deposizione che utilizza l'accelerazione supersonica delle particelle di polvere per innescare il consolidamento metallurgico e l'adesione delle particelle di polvere metallica depositate su un substrato o su una parte esistente. Rispetto ad altre tecnologie di produzione additiva di metalli, il CS può offrire maggiore sicurezza, tempi di realizzazione più rapidi, parti più grandi, effetti termici ridotti e maggiore adattabilità a materiali dissimili. La tecnica è stata brevettata per la prima volta nel 1902 da Samuel Thurston e da allora è stata ulteriormente sviluppata da ricercatori e organizzazioni di tutto il mondo. Ciò ha portato alla definizione dello standard militare del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti (MIL-STD-3021) nel 2008 per la standardizzazione e le migliori pratiche di spruzzatura a freddo. Più recentemente, nel 2015, SPEE3D ha sperimentato un modo brevettato di utilizzare la tecnologia a spruzzo freddo per creare un nuovo processo di fabbricazione additiva in grado di fornire rapidamente parti metalliche di livello industriale a basso costo in pochi minuti.

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Autore: Chris Harris, vicepresidente della Difesa di SPEE3D