Una svolta nella stampa 3D ceramica

Rapporto del 15 maggio 2023

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di Peter Grad, Tech Xplore

Per gli scienziati cinesi dell’Università di Jiangnan, la forma delle cose future si basa su un impasto ceramico e sulla stampa 3D.

Guidati dal professor Liu Ren, gli scienziati universitari hanno sviluppato una tecnica che consente la costruzione di forme complesse mai possibili prima con la tradizionale stampa 3D. Hanno raggiunto questo obiettivo creando una miscela ceramica che diventa solida quasi istantaneamente dopo l’esposizione alla luce del vicino infrarosso.

I vantaggi dei processi precedenti utilizzati nella stampa 3D erano spesso controbilanciati da problemi di precisione, velocità ed economia.

La stereolitografia, ad esempio, che utilizza raggi laser per fondere piccole particelle di polvere di plastica, metallo, vetro o ceramica in un oggetto solido, generalmente richiede la produzione di strutture di supporto per mantenere in posizione strutture di grandi dimensioni o di forma strana finché i componenti non vengono solidificati. . Ciò aggiunge tempo e costi ai progetti di grandi dimensioni.

Anche l’uso di strutture di supporto, sia nella stereolitografia che in altri approcci correlati, richiede la loro eventuale rimozione. Ciò introduce potenziali problemi riguardanti la precisione dimensionale e la levigatezza della superficie. Inoltre, la rimozione delle strutture di supporto potrebbe introdurre microfessure e persino cedimenti strutturali dovuti all’ulteriore stress dovuto al peso.

Processi alternativi di produzione della ceramica che consentivano la produzione senza l'uso di strutture di supporto utilizzavano la luce ultravioletta per indurire i componenti. Tali processi hanno beneficiato di un maggiore controllo spaziale durante la fase di indurimento. Ma questo approccio è stato ostacolato dalle limitazioni nella capacità della luce ultravioletta di penetrare nei fanghi ceramici.

Gli scienziati dell’Università di Jiangnan hanno trovato una soluzione alternativa. Hanno scoperto che potevano costruire oggetti con maggiore durata e tempi di produzione più rapidi utilizzando la loro pasta ceramica con un processo di indurimento basato sulla luce del vicino infrarosso, anziché sulla luce ultravioletta.

"Regolando l'intensità dell'irradiazione e la velocità di stampa, l'impasto ceramico può essere polimerizzato in situ durante l'estrusione senza l'uso di supporti", hanno affermato gli scienziati nel loro rapporto pubblicato di recente dalla rivista Nature Communications.

"La crescente resistenza e capacità autoportante dei filamenti estrusi migliora la precisione della produzione. Ancora più importante, la flessibilità della stampa 3D [rende] più semplice la stampa di sporgenze ad angolo basso o addirittura orizzontali senza cedimenti o difetti di inclinazione."

Sono stati in grado di costruire oggetti complessi sufficientemente resistenti da mantenere la forma e la stabilità a mezz'aria immediatamente dopo l'estrusione dall'ugello della stampante.