Sinterizzazione rapida della litografia

23 settembre 2022

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I ricercatori della Montanuniversität Leoben, Austria, e dell’Istituto Jožef Stefan, Lubiana, Slovenia, hanno pubblicato una ricerca sulla rivista Additive Manufacturing sulle strategie per ottenere e sui vantaggi di tempi di sinterizzazione più rapidi su componenti ceramici complessi prodotti con la produzione additiva. L'articolo "Produzione additiva basata sulla litografia ad alta resistenza di componenti ceramici con sinterizzazione rapida" descrive in dettaglio come questo processo di sinterizzazione più rapido potrebbe consentire la creazione di architetture ceramiche altamente dense con microstruttura e proprietà su misura.

Fino a questo punto, la densificazione delle parti ceramiche prodotte mediante produzione additiva veniva eseguita in forni convenzionali in condizioni tipiche, rendendo difficile la produzione di ceramiche a grana fine prive di pori. In questa ricerca, gli autori hanno utilizzato un metodo di sinterizzazione assistita da radiazioni (RAS) per la sinterizzazione rapida a circa 300-450°C/min utilizzando la produzione additiva basata sulla litografia di ceramiche di allumina.

Il team ha dimostrato che la sinterizzazione assistita da radiazioni (RAS) potrebbe sinterizzare con successo ceramiche di allumina create additivamente basate sulla litografia in pochi minuti anziché in ore. Una configurazione di sinterizzazione al plasma a scintilla (SPS) è stata modificata per consentire la sinterizzazione di geometrie complesse (ad esempio, il rotore di un motore turbocompressore) senza la necessità di pressione o corrente diretta sulla parte ceramica.

Il processo di sinterizzazione riportato ha prodotto anche microstrutture a grana fine di 1 μm con densità del 99%, sinterizzate con un input energetico di 1 MJ rispetto ai 25 MJ della sinterizzazione tradizionale. Rispetto alle parti di riferimento sinterizzate tradizionalmente, l'elevata resistenza meccanica di ∼ 810 MPa e la tenacità di ∼ 4,3 MPa m1/2 dell'allumina generata in modo additivo sinterizzata a 1600°C entro due minuti erano, secondo quanto riferito, superiori a quelle delle parti prodotte mediante sinterizzazione tradizionale.

I ricercatori sperano che questi risultati aprano casi d'uso del RAS per controllare la microstruttura delle parti prodotte in modo additivo, migliorando così le loro proprietà meccaniche e funzionali. Ciò potrebbe, in futuro, essere applicato ai film sottili biomedici, magnetici, ottici, catalitici e all’elettroceramica.

La "Produzione additiva ad alta resistenza basata sulla litografia di componenti ceramici con sinterizzazione rapida" di Anna-Katharina Hofer, Andraž Kocjan e Raúl Bermejo è disponibile qui per intero.

www.unileoben.ac.at

www.ijs.si

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