![\"\"](\"https:\/\/www.m-q.ch\/wp-content\/uploads\/2020\/11\/Metall-im-3D-Drucker.jpg\")
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L'innovazione \u00e8 difficile da apprezzare a occhio nudo: una piccola scacchiera metallica con un bordo lungo quattro millimetri. A prima vista, brilla come l'acciaio lucido; al secondo sguardo, sono visibili minime differenze di colore: la piccola scacchiera ha 16 superfici, otto appaiono leggermente pi\u00f9 scure, otto pi\u00f9 chiare. Il campione di materiale poco appariscente dimostra che la stampa 3D con raggi laser e polvere di metallo non \u00e8 solo adatta a creare nuove forme geometriche, ma anche a produrre nuovi materiali con funzionalit\u00e0 completamente nuove. La piccola scacchiera \u00e8 un esempio particolarmente evidente: otto superfici sono magnetiche, otto non magnetiche - eppure l'intero pezzo \u00e8 stato stampato in 3D da un unico tipo di polvere metallica. Solo la forza e la durata della luce laser irradiata sono state variate.<\/p>\n
Come punto di partenza, un team dell'Empa guidato da Ariyan Arabi-Hashemi e Christian Leinenbach ha utilizzato un tipo speciale di acciaio inossidabile sviluppato circa 20 anni fa da Hempel Special Metals a D\u00fcbendorf. Il cosiddetto acciaio P2000 non contiene nichel, ma circa l'uno per cento di azoto. L'acciaio P2000 non provoca allergie ed \u00e8 adatto per scopi medici. \u00c8 particolarmente duro, il che rende pi\u00f9 difficile la lavorazione convenzionale tramite fresatura. Purtroppo, a prima vista, sembra anche inadatto come materiale di base per la stampa laser 3D: Diventa rapidamente molto caldo nella zona di fusione del raggio laser. Pertanto, gran parte dell'azoto contenuto evapora normalmente e l'acciaio P2000 cambia le sue propriet\u00e0.<\/p>\n
Trasformare il problema in un vantaggio <\/strong><\/p>\n Arabi-Hashemi e Leinenbach sono riusciti a trasformare questo svantaggio in un vantaggio. Hanno modificato la velocit\u00e0 di scansione del laser e l'intensit\u00e0 della luce laser, che fonde le singole particelle nel letto di polvere metallica, e quindi hanno specificamente variato la dimensione e la durata del pool di liquido fuso. Questo aveva un diametro di 200 micrometri e una profondit\u00e0 di 50 micrometri nel caso pi\u00f9 piccolo, e 350 micrometri di larghezza e 200 micrometri di profondit\u00e0 nel caso pi\u00f9 grande. Il grande bacino di fusione permette a molto azoto di evaporare dalla lega; l'acciaio che solidifica cristallizza con un'alta proporzione di ferrite magnetizzabile. Con il pool di fusione pi\u00f9 piccolo, la fusione si solidifica molto pi\u00f9 velocemente. L'azoto rimane nella lega; l'acciaio cristallizza allora principalmente sotto forma di austenite non magnetica. Come parte dell'esperimento, i ricercatori hanno dovuto determinare con molta precisione il contenuto di azoto in piccoli campioni di metallo di dimensioni millimetriche e misurare la magnetizzazione locale entro pochi micrometri, cos\u00ec come il rapporto di volume dell'acciaio austenitico e ferritico. A questo scopo sono stati utilizzati diversi metodi analitici altamente sofisticati disponibili all'Empa.<\/p>\n Produzione mirata di metallo <\/strong><\/p>\n L'esperimento, che sembra una trovata, potrebbe presto aggiungere uno strumento cruciale alla metodologia di produzione e lavorazione del metallo. \"Con la stampa 3D, possiamo facilmente raggiungere localmente temperature di pi\u00f9 di 2500 gradi Celsius\", dice Leinenbach. \"Questo ci permette di vaporizzare selettivamente diversi componenti di una lega - per esempio, manganese, alluminio, zinco, carbonio e altro - e quindi cambiare localmente la composizione chimica\". Il metodo non \u00e8 limitato agli acciai inossidabili, ma pu\u00f2 essere utile anche per molte altre leghe.<\/p>\n Leinenbach pensa, per esempio, alle leghe di nichel-titanio, che sono note come \"leghe a memoria di forma\". La temperatura alla quale la lega \"ricorda\" la sua forma data dipende solo dallo 0,1 per cento in pi\u00f9 o in meno di nichel nella miscela. Con l'aiuto di una stampante laser 3D, \u00e8 stato possibile creare componenti che reagiscono a diverse temperature in modo scaglionato a livello locale.<\/p>\n Strutture fini per i motori elettrici di domani <\/strong><\/p>\n La capacit\u00e0 di produrre leghe con precisione micrometrica in un componente potrebbe anche essere utile per costruire nuovi motori elettrici pi\u00f9 efficienti. Per la prima volta, questo offre la possibilit\u00e0 di costruire lo statore e il rotore del motore elettrico con materiali magneticamente strutturati per sfruttare meglio la geometria dei campi magnetici. Il fattore decisivo nella scoperta della correlazione tra la potenza del laser, la dimensione del pool di fusione e le propriet\u00e0 del materiale \u00e8 stato il know-how nel campo dell'\"Additive Manufacturing\" che \u00e8 stato costruito all'Empa per circa nove anni. Da allora, il team di Christian Leinenbach \u00e8 stato uno dei principali gruppi di lavoro al mondo dedicati alle questioni di scienza dei materiali che circondano i processi di stampa laser 3D. Allo stesso tempo, i ricercatori dell'Empa hanno acquisito esperienza nel monitoraggio del processo, in particolare nella misurazione dei pool di fusione, le cui dimensioni e durata sono cruciali per la modifica mirata delle leghe.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Die Innovation ist mit blossem Auge kaum richtig einzusch\u00e4tzen: ein kleines metallisches Schachbrett mit vier Millimetern Kantenl\u00e4nge. Auf den ersten Blick gl\u00e4nzt es wie polierter Stahl; auf den zweiten Blick sind minime Farbunterschiede erkennbar: 16 Fl\u00e4chen hat das winzige Schachbrett, acht erscheinen etwas dunkler, acht heller. Die unscheinbare Materialprobe beweist: 3D-Druck mithilfe von Laserstrahlen und […]<\/p>","protected":false},"author":60,"featured_media":10046,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[3303],"tags":[4725],"class_list":["post-10013","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-qualitaetsmanagement","tag-11-2020"],"acf":[],"yoast_head":"\n