ORNL sviluppa un ugello che unisce più estrusori in un unico flusso per LFAM
Il nuovo design fonde più flussi di stampa in un unico ugello, aprendo la strada a pezzi multi-materiale con precisione invariata
I ricercatori dell’Oak Ridge National Laboratory (ORNL) hanno sviluppato un sistema di estrusione che combina più estrusori per la stampa 3D in un unico flusso ad alta produttività, grazie a ugelli appositamente progettati.
Pensato per risolvere il compromesso storico tra velocità e precisione nella LFAM, il sistema eguaglia la produttività degli estrusori più grandi mantenendo la flessibilità e la precisione tipica di quelli più piccoli, e aggiunge la capacità di stampare con più materiali contemporaneamente all’interno di un singolo cordone.
Gli estrusori di grande formato utilizzati nella manifattura additiva sono pesanti e richiedono portale o robot costosi e robusti per operare. La loro precisione può diminuire a bassa produttività, causando flussi inconsistenti che complicano la stampa sia di componenti piccoli che di design rastremati più grandi, e le velocità di stampa devono spesso essere ridotte per prevenire deformazioni e guasti legati al calore.
Il sistema di ORNL consente agli operatori di attivare o disattivare gli estrusori più piccoli senza perdita di qualità e di stampare con più materiali nella stessa passata, senza dover sostituire le attrezzature.
“Consentendo agli estrusori di dimensioni ridotte di eguagliare la produttività dei sistemi più grandi senza il peso aggiuntivo — e raggiungendo un’estrusione multi-materiale senza precedenti all’interno del cordone — questo sistema è destinato a ridefinire la manifattura additiva basata sull’estrusione”, ha dichiarato Halil Tekinalp, ricercatore principale del progetto presso ORNL.
“Questi progressi contribuiranno a rafforzare la competitività manifatturiera degli Stati Uniti e ad ampliare l’accesso alle tecnologie di produzione all’avanguardia.”
Come funziona
Il sistema è stato costruito attorno a blocchi ugello brevettati in bronzo alluminoso, scelto per la sua resistenza e conduttività termica. All’interno di ogni blocco, i flussi di polimero fuso provenienti da due estrusori paralleli si fondono in uno, raddoppiando costantemente la portata rispetto a un singolo estrusore; i ricercatori hanno dichiarato che flussi aggiuntivi potrebbero triplicare o quadruplicare tale valore.
Un ugello separato a nucleo e guaina produce cordoni in cui un materiale avvolge un altro, consentendo di combinare materiali con diverse proprietà meccaniche con precisione all’interno di un singolo cordone, anziché stamparli come pezzi separati.
Possibili applicazioni
La precisione multi-materiale consente di realizzare pezzi che combinano proprietà distinte in un unico componente, hanno spiegato i ricercatori. Le applicazioni aerospaziali potrebbero includere pannelli anti-crash o per l’assorbimento radar, mentre nel settore energetico potrebbero rientrare involucri resistenti alle fiamme e alloggiamenti modulari leggeri per rack di batterie o sistemi termici.
Le applicazioni nella difesa spaziano da rifugi leggeri a pannelli protettivi, mentre in ambito civile si annoverano impalcati da ponte rinforzati, paraurti per auto e scafi per imbarcazioni.
