Tutti abbiamo costruito castelli di sabbia sulla spiaggia: possenti mura, maestose torri, fossati pieni di squali.Se sei come me, rimarrai sorpreso di come una piccola quantità di acqua aderisca bene, almeno fino a quando tuo fratello maggiore non si presenta e la prende a calci in un'esplosione di gioia distruttiva.
Anche l'imprenditore Dan Gelbart utilizza l'acqua per legare i materiali, sebbene il suo design sia molto più duraturo di uno spettacolo da spiaggia del fine settimana.
In qualità di presidente e fondatore di Rapidia Tech Inc., un fornitore di sistemi di stampa 3D in metallo a Vancouver, British Columbia e Libertyville, Illinois, Gelbart ha sviluppato un metodo di produzione delle parti che elimina i passaggi dispendiosi in termini di tempo inerenti alle tecnologie concorrenti, semplificando notevolmente la rimozione del supporto..
Inoltre, unire più parti non è più difficile che immergerle in un po' d'acqua e incollarle insieme, anche per parti realizzate con metodi di produzione tradizionali.
Gelbart discute alcune differenze fondamentali tra i suoi sistemi a base d'acqua e quelli che utilizzano polveri metalliche contenenti dal 20% al 30% di cera e polimero (in volume).Le stampanti 3D in metallo a doppia testa Rapidia producono una pasta da polvere metallica, acqua e un legante di resina in quantità comprese tra lo 0,3 e lo 0,4%.
Per questo, ha spiegato, il processo di deceraggio richiesto dalle tecnologie concorrenti, che spesso richiede diversi giorni, viene eliminato e il pezzo può essere inviato direttamente al forno di sinterizzazione.
Gli altri processi sono per lo più nel "settore dello stampaggio a iniezione (MIM) di lunga data che richiede che le parti non sinterizzate contengano proporzioni relativamente elevate di polimero per facilitarne il rilascio dallo stampo", ha affermato Gelbart.“Tuttavia, la quantità di polimero necessaria per unire le parti per la stampa 3D è in realtà molto piccola: nella maggior parte dei casi è sufficiente un decimo di punto percentuale”.
Allora perché bere acqua?Come con il nostro esempio di castello di sabbia usato per fare la pasta (pasta di metallo in questo caso), il polimero tiene insieme i pezzi mentre si asciugano.Il risultato è una parte con la consistenza e la durezza del gesso da marciapiede, abbastanza forte da resistere alla lavorazione post-assemblaggio, alla lavorazione delicata (sebbene Gelbart raccomandi la lavorazione post-sinterizzazione), all'assemblaggio con acqua con altre parti non finite e all'invio al forno.
L'eliminazione dello sgrassaggio consente anche di stampare parti più grandi e con pareti più spesse perché quando si utilizzano polveri metalliche impregnate di polimero, il polimero non può "bruciarsi" se le pareti della parte sono troppo spesse.
Gelbart ha affermato che un produttore di apparecchiature richiedeva spessori delle pareti di 6 mm o meno.“Diciamo che stai costruendo una parte delle dimensioni di un mouse per computer.In tal caso, l'interno dovrebbe essere vuoto o forse una sorta di rete.Questo è ottimo per molte applicazioni, anche la leggerezza è l'obiettivo.Ma se è richiesta forza fisica come un bullone o qualche altra parte ad alta resistenza, allora [l'iniezione di polvere metallica] o il MIM di solito non sono adatti.
Una foto del collettore appena stampata mostra i complessi interni che una stampante Rapidia può produrre.
Gelbart sottolinea molte altre caratteristiche della stampante.Le cartucce contenenti pasta metallica sono ricaricabili e gli utenti che le restituiscono a Rapidia per la ricarica riceveranno punti per l'eventuale materiale non utilizzato.
È disponibile una varietà di materiali, tra cui acciaio inossidabile 316 e 17-4PH, INCONEL 625, ceramica e zirconia, oltre a rame, carburo di tungsteno e molti altri materiali in fase di sviluppo.I materiali di supporto - l'ingrediente segreto di molte stampanti per metalli - sono progettati per stampare substrati che possono essere rimossi o "evaporati" a mano, aprendo la porta a interni altrimenti irriproducibili.
Rapidia è in attività da quattro anni e, devo ammetterlo, è solo all'inizio."L'azienda si sta prendendo il suo tempo per sistemare le cose", ha detto Gelbart.
Ad oggi, lui e il suo team hanno implementato cinque sistemi, incluso uno presso il Selkirk Technology Access Center (STAC) nella Columbia Britannica.Il ricercatore Jason Taylor utilizza la macchina dalla fine di gennaio e ha visto molti vantaggi rispetto a diverse stampanti 3D STAC esistenti.
Ha notato che la capacità di "incollare insieme con acqua" le parti grezze prima della sinterizzazione ha un grande potenziale.È anche ben informato sui problemi associati allo sgrassaggio, compreso l'uso e lo smaltimento dei prodotti chimici.Mentre gli accordi di non divulgazione impediscono a Taylor di condividere i dettagli di gran parte del suo lavoro lì, il suo primo progetto di prova è qualcosa a cui molti di noi potrebbero pensare: un bastoncino stampato in 3D.
"È venuto perfetto", ha detto con un sorriso.“Abbiamo terminato la faccia, praticato i fori per l'asta e ora la sto usando.Siamo impressionati dalla qualità del lavoro svolto con il nuovo sistema.Come con tutte le parti sinterizzate, c'è un certo restringimento e anche un po' di disallineamento, ma la macchina è adeguata.Coerentemente, possiamo compensare questi problemi nella progettazione.
Il rapporto sugli additivi si concentra sull'uso delle tecnologie di produzione additiva nella produzione reale.Oggi i produttori utilizzano la stampa 3D per creare strumenti e dispositivi e alcuni utilizzano persino AM per la produzione di grandi volumi.Le loro storie saranno presenti qui.
Tempo di pubblicazione: 23 agosto-2022