I ricercatori del Fraunhofer Institut hanno sviluppato un metodo che permette di rendere i materiali metallici localmente permeabili o densi e di realizzarli in un’unica fase produttiva.
Come si rende permeabile un componente metallico senza forarlo e dotarlo di filtri? I ricercatori del Fraunhofer Institut hanno sviluppato un metodo che rende i materiali metallici non solo localmente permeabili o densi, ma anche riproducibili e realizzabili in un’unica fase produttiva.
Il metodo di nuova concezione si basa sul collaudato processo di fusione laser a letto di polvere (LPBF), in cui la polvere metallica viene applicata a strati e rifusa selettivamente tramite laser. Finora, l’attenzione si è concentrata sulla produzione di componenti il più possibile densi e resistenti. “Ma se raggiungiamo la porosità localmente, per esempio modificando i parametri di processo, possiamo creare una permeabilità controllata“, spiega Andreas Vogelpoth del gruppo LPBF Process and Systems Engineering del Fraunhofer ILT.
Il risultato sono componenti completamente metallici permeabili localmente, per esempio a gas o liquidi, pur mantenendo l’integrità meccanica richiesta. Il vantaggio è che grazie all’LPBF è possibile combinare aree con densità diverse all’interno di un unico componente. L’istituto Fraunhofer può realizzare transizioni con una separazione netta o graduale.
Eliminazione della fase post-processo
Le classiche schiume metalliche o le strutture in tessuto svolgono funzioni simili, ma di solito devono essere prodotte separatamente e incorporate nei componenti. Questo non solo richiede tempo, ma limita anche la libertà di progettazione e apporta delle modifiche nelle proprietà fisiche del componente dovute a giunzioni e cuciture, per esempio un aumento della resistenza termica ed elettrica. La soluzione del Fraunhofer ILT integra le zone porose direttamente nel componente, eliminando la necessità della fase post-processo. In questo modo è possibile realizzare anche forme geometriche complesse con strutture interne
“Stiamo aggiungendo nuove funzionalità ai componenti realizzati con la stampa 3D: la permeabilità come caratteristica progettuale” spiega Vogelpoth. Il processo è particolarmente interessante nei casi in cui è necessario distribuire, filtrare o incanalare gas o liquidi in modo controllato.
I settori applicativi
Un’area di applicazione chiave è la tecnologia dell’idrogeno, in particolare per gli elettrolizzatori. Gli esperti del Fraunhofer ILT mirano a ridurre il numero di singoli componenti e, quindi, a migliorare l’efficienza, riducendo al contempo l’utilizzo di materiali e i costi di produzione.
Il team del Fraunhofer Institut già in contatto con utenti finali in altri settori applicativi, come turbomacchine, costruzione di utensili, scambiatori di calore e filtri, nonché prodotti chimici. L’ampia gamma di possibili applicazioni sottolinea l’importanza di questo sviluppo per le applicazioni high-tech.
Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Germany
