In Giappone una nuova tecnica per stampare in 3D il carburo di tungsteno
La stampa 3D dei metalli potrebbe diventare adatta anche alla produzione di componenti estremamente duri e resistenti. In Giappone, un gruppo di ricercatori ha sviluppato un nuovo metodo per lavorare tramite produzione additiva il carburo di tungsteno con cobalto, materiale ampiamente utilizzato per realizzare utensili da taglio e componenti industriali sottoposti a forti sollecitazioni.
La difficoltà principale consiste nel mantenere intatte le caratteristiche del materiale durante il processo di stampa. Per affrontare il problema, i ricercatori hanno adottato un sistema nel quale il materiale viene riscaldato e ammorbidito senza arrivare alla sua completa fusione.
Il laser riscalda il materiale senza fonderlo completamente
La tecnica sperimentata si basa su un processo di alimentazione a caldo assistita da laser. A differenza di altri sistemi di produzione additiva, l’obiettivo non è portare il materiale a una fusione completa, ma riscaldarlo in maniera controllata fino a renderlo sufficientemente lavorabile.
Questo approccio permette di limitare le alterazioni che temperature particolarmente elevate potrebbero provocare nella microstruttura del carburo di tungsteno. Allo stesso tempo, può contribuire a ridurre la comparsa di difetti durante la realizzazione del componente.
Il controllo termico rappresenta infatti uno dei punti più delicati nella lavorazione di materiali di questo tipo. Cambiamenti eccessivi nella temperatura possono compromettere la struttura del carburo e, di conseguenza, alcune delle proprietà che lo rendono interessante per le applicazioni industriali.
Per migliorare ulteriormente il processo, i ricercatori hanno introdotto anche uno strato intermedio realizzato con una lega di nichel. Insieme a un attento controllo della temperatura, questa soluzione ha permesso di preservare maggiormente la struttura del materiale durante la lavorazione.
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Durezza superiore a 1.400 HV nei test
I primi risultati indicano che la tecnica può produrre componenti con caratteristiche compatibili con applicazioni particolarmente impegnative. Durante le prove è stata infatti ottenuta una durezza superiore a 1.400 HV.
Si tratta di un valore che soddisfa i requisiti indicati per la realizzazione di utensili da taglio ad alta resistenza, uno degli ambiti nei quali il carburo di tungsteno trova tradizionalmente maggiore impiego.
La possibilità di utilizzare tecniche di stampa 3D con questo materiale potrebbe offrire vantaggi soprattutto nella produzione di geometrie difficili da ottenere attraverso lavorazioni convenzionali. La produzione additiva permette infatti di depositare il materiale seguendo forme progettate digitalmente, aprendo potenzialmente la strada a utensili e componenti maggiormente personalizzati.
Dalla sperimentazione alla produzione industriale
La tecnologia rimane comunque in una fase prototipale e sono ancora necessari diversi passi prima di poter pensare a un impiego su larga scala.
Tra le prossime sfide ci sarà la realizzazione di componenti caratterizzati da geometrie più complesse, oltre alla verifica della loro durata nelle reali condizioni di utilizzo. Sarà inoltre necessario rendere il processo sufficientemente stabile, rapido e ripetibile da poter essere integrato nella produzione industriale.
Se questi ostacoli verranno superati, il metodo potrebbe ampliare sensibilmente le possibilità della stampa 3D di materiali ultraduri, consentendo di produrre componenti in carburo di tungsteno senza rinunciare alle proprietà meccaniche necessarie per gli utensili professionali.
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