Realizzare utensili industriali capaci di resistere alle condizioni più estreme è da sempre una sfida che mette alla prova la tecnologia dei materiali. Oggi, però, una nuova tecnica di stampa 3D potrebbe cambiare radicalmente questo scenario.
Secondo gli scienziati che l'hanno proposta all'interno della rivista International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, questa tecnica aprirà la strada a una produzione più efficiente, meno costosa e con un impatto decisamente inferiore sul consumo di materie prime.
Il ruolo del carburo di tungsteno
Al centro della ricerca c'è il carburo di tungsteno legato con cobalto (WC-Co), uno dei materiali più apprezzati dall'industria grazie alla sua eccezionale durezza e alla capacità di sopportare usura intensa, elevate pressioni e sollecitazioni continue. Il tungsteno è anche uno dei materiali più importanti per le centrali nucleari del futuro.
Proprio queste caratteristiche, che lo rendono indispensabile per utensili da taglio, punte da trapano, stampi e macchinari industriali, rappresentano anche il principale ostacolo durante la produzione.
Modellarlo è infatti estremamente difficile e richiede grandi quantità di tungsteno e cobalto, materie prime particolarmente costose.
La nuova tecnica di manifattura additiva
Per superare questi limiti, i ricercatori hanno sperimentato una strategia completamente diversa, basata sulla manifattura additiva.
Invece di ricavare il componente eliminando materiale in eccesso o riempiendo uno stampo, il nuovo processo costruisce il pezzo soltanto dove serve davvero, limitando gli sprechi senza compromettere le prestazioni finali.
Il cuore della tecnologia è un sofisticato sistema che combina un raggio laser con un filo metallico preventivamente riscaldato.
Questo metodo consente di depositare il materiale in maniera più rapida e controllata, riducendo l'energia necessaria durante la lavorazione.
L'aspetto più innovativo non riguarda però soltanto la velocità del processo. I ricercatori hanno infatti scelto di non fondere completamente il carburo di tungsteno, preferendo ammorbidirlo quel tanto che basta per consentirne il deposito.
I vantaggi e le prossime sfide
Secondo Keita Marumoto, docente della Graduate School of Advanced Science and Engineering dell'Università di Hiroshima e autore corrispondente dello studio, il vantaggio principale di questa tecnica consiste nella possibilità di utilizzare il prezioso carburo cementato soltanto nelle zone realmente necessarie, riducendo sensibilmente il consumo di tungsteno e cobalto senza rinunciare alle prestazioni richieste dagli utensili professionali.
La ricerca rappresenta però soltanto il primo passo di un percorso ancora ricco di sfide.
Gli studiosi intendono perfezionare ulteriormente il procedimento per limitare la formazione di cricche, aumentare la durata dei componenti e rendere possibile la produzione di geometrie molto più complesse.
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