Nuova lega di titanio rende la stampa 3D più resistente e più economica

Gli ingegneri del Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) hanno presentato un nuovo processo di produzione per creare titanio stampato in 3D. Il design rivisto sostituisce ingredienti costosi migliorando la durabilità e riducendo i costi e i tempi di produzione. Ecco come questa lega di titanio migliorata ha il potenziale di rivoluzionare diversi settori, ispirando allo stesso tempo nuovi progetti compositi innovativi.

Leghe di titanio stampate in 3D

La capacità di stampare in 3D leghe di titanio esiste da poco più di un decennio e continua a evolversi ogni anno. Ci sono molte ragioni per cui gli scienziati continuano a orientarsi verso le leghe di titanio come materiale ideale per la stampa 3D. Innanzitutto, offrono un eccezionale rapporto resistenza-peso. Inoltre, il materiale è resistente alla corrosione, il che ne favorisce l’uso in dispositivi medici e in altre apparecchiature ad alta tecnologia e mission-critical.
Sviluppi recenti hanno ulteriormente alimentato l’interesse per le leghe di titanio stampate in 3D. Lo sviluppo di strutture reticolari di titanio riproducibili ha contribuito a rendere queste stampe più stabili, consentendone l’uso in un maggior numero di applicazioni. È importante notare che il metodo più comune per stampare leghe di titanio è utilizzare le tecniche di Laser Powder Bed Fusion (LPBF) o Directed Energy Deposition (DED).

Comprendere Ti-6Al-4V: La lega standard del settore

Sebbene esistano molti tipi di leghe di titanio, la più popolare e consolidata è il titanio di grado 5 (Ti-6Al-4V). Questa lega di titanio conferisce durabilità, resistenza e bassa densità alle stampe. Inoltre, la sua versatilità permette di usarla in una vasta gamma di applicazioni, inclusa quella di componente chiave in avanzati settori aerospaziale e automobilistico.

Problemi nella stampa 3D di leghe di titanio

Nonostante la popolarità, il Titanio di Grado 5 non è perfetto. I suoi punti deboli includono un processo di produzione complesso soggetto all’ossidazione, che genera errori nella stampa. Per prevenirlo, questi dispositivi possono operare solo in un ambiente di gas inerte. Ognuno di questi requisiti aumenta il costo complessivo della stampa 3D di titanio.

Perché il controllo della microstruttura è importante nella stampa del titanio

Uno dei maggiori fattori limitanti dell’approccio attuale alla stampa 3D di titanio è il controllo delle transizioni microstrutturali che avvengono durante il processo di solidificazione. Questo fenomeno è noto come transizione da colonnare a equiaedrica (CET) ed è un elemento critico da gestire per produrre stampe di leghe di titanio di alta qualità.
Finora, è stato estremamente difficile per i ricercatori ottenere un controllo preciso sulla CET. I dati mostrano che questi materiali tendono a formare microstrutture a forma di colonna durante il raffreddamento. Purtroppo, queste strutture compromettono l’integrità delle stampe, generando proprietà meccaniche irregolari e una durabilità ridotta.

Studio sulla lega di titanio stampata in 3D

Fortunatamente, questi problemi potrebbero diventare un ricordo del passato. Un team di scienziati del Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) ha appena scoperto come sbloccare il pieno potenziale delle leghe di titanio stampate in 3D.

Il loro studio¹, “Criteri composizionali per prevedere le transizioni da colonnare a equiaedrica nella manifattura additiva dei metalli“, pubblicato sulla rivista scientifica Nature Communications, spiega come siano riusciti a superare la creazione di microstrutture a forma di colonna usando nuove miscele di materiale.

Fonte – RMIT University