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Stampa 3d Metallo Alta Qualità

Stampa 3d e metallo: settori e tecnologie

Poche aree della tecnologia stanno vedendo un sviluppo così rapido e travolgente come quello della stampa 3d.
Da una parte la ricerca rende possibile risultati straordinari come il bioprinting (la stampa di tessuti umani vivi), dall’altra makers e ingegneri  sviluppano tecnologie per stampare materiali più classici, come il metallo.

Quali metalli e quali settori

Ad oggi le leghe metalliche vengono stampate di prassi in due principali settori: medicale e dentale.
In questi settori  gli impianti personalizzati e su misura sono considerati i migliori sul mercato, e sono realizzati principalmente in puro titanio.
A questi settori si aggiunge la gioielleria. Nonostante il pregiudizio che vuole i gioielli stampati solamente plastiche, resine e materiali particolari come la ceramica, sta diventando prassi stampare in oro, argento, platino, ottone, bronzo, alluminio e acciaio.
Nelle applicazioni industriali i materiali più utilizzati sono alluminio e acciaio inossidabile. Infine, un settore che si sta aprendo alla stampa 3d è quello aerospaziale, che vede come protagonista l’alluminio, per via della sua versatilità e ancora una volta il titanio.

Le tecnologie in uso

Le tecnologie che ci consentono di stampare leghe metalliche in 3d sono quattro: metal binder jetting, fusione a letto di polvere, directed energy deposition, metal pasta.

  1. Metal binder jetting.

    Il “metal binder jetting” è una tecnologia non diversa da quella che utilizziamo con la Color Jet Printing (CJP) di 3D Systems, nota per le action figure colorate. Invece di estrudere un materiale, per esempio, plastico, viene depositata una polvere metallica livello dopo livello, e tenuta insieme da una sostanza legante.  Polvere e soluzione legante vengono poi fuse, in un processo che può richiedere alcune ore. Il modello finito risulta poroso e piuttosto fragile, e viene quindi trattato in un forno a 350 gradi Fahrenheit, come si farebbe con la ceramica. Questo processo è meno costoso della fusione a letto di polvere ed è quindi più adatto a produrre grossi pezzi, anche se il processo nel suo complesso prende più tempo.

  2. Fusione a letto di polvere. 

    Si tratta in pratica della versione per metallo della SLS (sinterizzazione laser selettiva): questo processo è molto simile al metal binder, con la grossa differenza che al posto del materiale legante viene utilizzato una fonte di energia (solitamente laser ad alta temperatura) che fonde la polvere.  Il laser fa salire la temperatura della polvere finché non avviene la fusione, creando un livello solido: questo processo si ripete finché il modello intero non è finito.  La fusione a letto di polvere può essere realizzata anche con la tecnologia SLM (Selective laser melting), che non fonde solo i livelli, ma la polvere stessa, che solitamente  è costituita da puro titanio o acciaio mescolato con plastiche.

  3. Directed energy deposition

    Questo processo è utilizzato solamente dai grandi produttori industriali. si basa su due tipi di materiale diversi: cavo metallico e polvere metallica. In questo caso abbiamo un ugello che si muove in direzioni diverse (4 o 5 assi) e estrude il materiale metallico layer dopo layer. Una volta che la struttura è stata costruita, livello dopo livello, un fascio laser fonde i livelli per creare un unico pezzo. Questo processo è in realtà comunemente utilizzato per le riparazioni, ma può essere utilizzato anche per creare oggetti.

  4. Metal pasta.

    Al contrario della directed energy deposition, questa tecnologia che consente di stampare leghe metalliche ad un costo contenuto, accessibile non solo ai professionisti. In questo caso si sfrutta la tecnologia di stampa FDM 3D per costruire oggetti metallici. Sfruttando una stampante 3D a estrusione pneumatica, come per esempio una stampante per cibo low-cost, si mescola la polvere metallica con una pasta metallica per formare gli oggetti in 3D. Come nel caso del binder jetting, gli oggetti stampati devono essere cotti in forno.

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