Misurare lo stress di un materiale

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Utilizzando i neutroni per osservare il processo di produzione additiva a livello atomico, gli scienziati di DOE/Oak Ridge National Laboratory sono in grado di misurare la deformazione di un materiale mentre si evolve, monitorandone il modo in cui gli atomi si muovono in risposta allo stress.

OpeN-AM è una piattaforma di stampa 3D capace di misurare l’evoluzione dello stress residuo del materiale durante la produzione, sviluppata dagli scienziati di DOE/Oak Ridge National Laboratory (ORNL), negli Stati Uniti. Se combinato con l’imaging a infrarossi e la modellazione computerizzata, questo sistema consente di vedere il comportamento del materiale in fase di produzione.

Le tensioni residue sono tensioni che permangono anche dopo la rimozione di un carico o della causa della tensione; possono deformare un materiale o, peggio, provocarne la rottura prematura. La tecnologia sviluppata dagli scienziati è in grado di misurare la deformazione del materiale mentre si evolve, determinando come verranno distribuite le sollecitazioni.

Grazie a questo lavoro, la produzione additiva potrebbe essere impiegata nei settori automobilistico, aerospaziale, dell’energia pulita e degli utensili e stampi, anzi, in qualsiasi campo che necessiti di parti complesse e ad alte prestazioni – afferma il ricercatore Alex Plotkowski. Le aziende potrebbero essere in grado di personalizzare lo stress residuo nei loro componenti, aumentandone la resistenza, rendendoli più leggeri e con forme più complesse”.

Porte aperte

Gli scienziati possono scrutare all’interno del materiale mentre viene prodotto, osservando i meccanismi all’opera in tempo reale. “Vogliamo capire quali sono questi stress, spiegare come sono arrivati lì e capire come controllarli. Questi risultati forniscono un nuovo percorso per progettare stati di stress residuo desiderabili e distribuzioni di proprietà all’interno dei componenti di produzione additiva utilizzando controlli di processo per migliorare le variazioni spaziali e temporali non uniformi dei gradienti termici attorno alle temperature chiave di trasformazione di fase”, continua l’autore, che si augura di ricevere gli scienziati di tutto il mondo all’ORNL per fare esperimenti simili sui metalli che vorrebbero utilizzare nella produzione.

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