±ØÓ®ÌåÓý

Hanno affermato che la nuova tecnica, chiamata stampa a metallo liquido (LMP), potrebbe trovare impiego in applicazioni architettoniche e edilizie.

Skylar Tibbits, professore associato presso il Dipartimento di Architettura del MIT e autore principale di un sulla tecnica, ha dichiarato a Construction Briefing : "Dal punto di vista architettonico siamo interessati a qualsiasi struttura in alluminio, dalla facciata esterna, alle finestre e agli schermi, ai dettagli esterni come ringhiere, staffe e componenti, nonché ai dettagli interni come mensole, schermi e mobili.

"L'alluminio è ampiamente utilizzato in architettura perché è leggero, riciclabile e facilmente lavorabile. Probabilmente non realizzeremmo componenti strutturali o rinforzi in barre d'armatura perché non stampiamo con l'acciaio, ma potrebbe essere una possibilità in futuro".

LMP prevede il deposito di alluminio fuso lungo un percorso predefinito in un letto di minuscole perle di vetro. Il metallo si indurisce in una struttura 3D in un processo che i ricercatori affermano essere 10 volte più veloce rispetto ai processi di produzione additiva comparabili.

La struttura 3D creata nel processo di stampa è quindi sufficientemente resistente da sopportare lavorazioni successive alla stampa, come fresatura e alesatura.

I ricercatori che hanno ideato il processo hanno affermato nel che, nell'ambito dell'architettura e dell'edilizia, la produzione additiva tramite saldatura ad arco è una delle poche tecniche di produzione additiva di metalli in grado di produrre parti di grandi dimensioni e che questo processo è limitato dalle basse velocità di stampa.

Ma c'è un compromesso.

Sebbene la tecnologia LMP consenta una stampa più rapida su larga scala, con componenti di stampa più grandi di quelli solitamente realizzati con tecniche additive più lente, non è possibile raggiungere risoluzioni così elevate.

Il processo di stampa di metallo liquido prevede il deposito di alluminio fuso lungo un percorso predefinito in un letto di minuscole perle di vetro (immagine: MIT Self-Assembly Lab)

Ciò rende difficile l'aggiunta di dettagli fini. Ma i ricercatori del MIT hanno sostenuto che ciò lo rendeva comunque adatto per alcune applicazioni di costruzione. Nel documento, hanno affermato: "La stampa di metallo liquido è concettualmente simile alla fusione a forma libera, in cui una grande quantità di metallo viene fusa e rapidamente distribuita lungo un percorso utensile predefinito per produrre una forma 3D.

“Il settore edile è responsabile di circa un terzo delle emissioni globali di energia e di processo. Tra i materiali prodotti in oltre un milione di tonnellate all'anno, la stragrande maggioranza è utilizzata per scopi strutturali, tra cui calcestruzzo, acciaio e alluminio.�

Hanno sostenuto che ciò significa che la durata di vita di un materiale necessita di “considerazioni sostanziali� e che la stampa 3D in alluminio potrebbe offrire benefici ambientali grazie alla “potenziale elevata ritenzione del metallo tra fusione e rifusione nel suo riciclaggio�.

Vantaggi rispetto a WAAM

Il Prof. Tibbits ha affermato: "Si tratta di una direzione completamente diversa nel modo in cui pensiamo alla produzione di metallo, che ha alcuni enormi vantaggi. Ha anche degli svantaggi. Ma la maggior parte del nostro mondo costruito, le cose che ci circondano come tavoli, sedie ed edifici, non ha bisogno di una risoluzione estremamente elevata. Velocità e scala, e anche ripetibilità e consumo energetico, sono tutte metriche importanti".

I ricercatori hanno inoltre affermato che la nuova tecnica presenta un vantaggio rispetto alla produzione additiva ad arco elettrico (WAAM), , che consente la produzione di strutture di grandi dimensioni e a bassa risoluzione.

Hanno affermato che mentre le strutture WAAM possono essere soggette a crepe e deformazioni perché alcune parti devono essere nuovamente fuse durante il processo di costruzione, la tecnologia LMP mantiene il materiale fuso durante tutto il processo, evitando alcuni di questi problemi strutturali.

Come funziona

Il processo LMP può consentire la stampa di geometrie complesse, come la spirale visibile qui. (Immagine: MIT Self-Assembly Lab)

Il processo LMP funziona depositando pezzi di alluminio delle dimensioni di una pagnotta di pane in un forno elettrico e riscaldandoli a 700 °C. L'alluminio è tenuto in un crogiolo di grafite e immesso attraverso un ugello in ceramica in un letto di stampa lungo un percorso preimpostato. Ma iniettando il materiale fuso in una sostanza granulare, i ricercatori non hanno bisogno di supporti di stampa per sostenere la struttura mentre prende forma.

L'autore principale Zain Karsan, che ora è uno studente di dottorato presso l'ETH di Zurigo, ha aggiunto: "Il nostro tasso di processo è davvero elevato, ma è anche molto difficile da controllare. È più o meno come aprire un rubinetto. Hai un grande volume di materiale da fondere, il che richiede un po' di tempo, ma una volta che lo fai fondere, è proprio come aprire un rubinetto. Ciò ci consente di stampare queste geometrie molto rapidamente".

Durante lo sviluppo della tecnologia, i ricercatori vogliono ottenere un riscaldamento più uniforme nell'ugello per evitare che il materiale si attacchi e anche per ottenere un migliore controllo sul flusso di materiale fuso.