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Stampa 3D di un diamante composito

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Il materiale super duro della Sandvik Additive Manufacturing può essere stampato in 3D in forme molto complesse, cambiando il modo in cui l'industria utilizza il materiale naturale più duro del pianeta.

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Sandvik Additive Manufacturing ha creato il primo composito di diamante stampato in 3D e anche se questo diamante non brilla, brilla per un'ampia gamma di usi industriali.

Il diamante è un componente chiave in una vasta gamma di utensili resistenti all'usura nell'industria, dall'estrazione e foratura, alle lavorazioni meccaniche e agli impianti medicali. Dal 1953 è stato possibile produrre diamanti sintetici, ma poiché è così difficile e complicato da lavorare, è quasi impossibile formare forme complesse.

Oggi, la produzione di materiali diamantati super duri ha permesso di realizzare solo poche semplici configurazioni geometriche. Utilizzando la fabbricazione additiva (AM) e un metodo di post-lavorazione proprietario e su misura, Sandvik è riuscita a stampare in 3D compositi diamantati che possono essere formati in quasi tutte le forme.

La differenza tra il diamante Sandvik e il diamante naturale o sintetico è che il Sandvik è un materiale composito. La maggior parte del materiale è diamante, ma per renderlo stampabile e denso ha bisogno di essere cementato in un materiale a matrice molto dura, mantenendo le più importanti proprietà fisiche del diamante puro.

Enormi opportunità

Con l'utilizzo di AM di Sandvik, i componenti diamantati possono ora essere creati pronti per l'applicazione, in forme molto complesse, senza la necessità di ulteriori lavorazioni. Questo apre la possibilità di utilizzarlo in applicazioni che prima erano considerate impossibili.

"Storicamente, la stampa 3D in diamante era qualcosa che nessuno di noi immaginava fosse realizzabile", ha spiegato Anders Ohlsson, responsabile delle consegne alla Sandvik Additive Manufacturing. "Anche ora stiamo iniziando a cogliere le possibilità e le applicazioni che questa svolta potrebbe avere. Vedendone il potenziale, abbiamo iniziato a chiederci che altro sarebbe stato possibile ottenere dalla stampa 3D di forme complesse in un materiale tre volte più rigido dell'acciaio, con una conducibilità termica superiore al rame, la dilatazione termica vicino all'Invar e con una densità vicina all'alluminio. Questi vantaggi ci fanno credere che vedrete questo composito diamantato in nuove e avanzate applicazioni industriali che spaziano dalle parti soggette ad usura ai programmi spaziali, tra pochi anni"

Il processo di stampa 3D

"Il processo di produzione additiva utilizzato è molto avanzato", ha spiegato Mikael Schuisky, responsabile della ricerca e sviluppo e delle operazioni della Sandvik Additive Manufacturing. "Stiamo stampando in un impasto composto da polvere di diamante e polimero con un metodo chiamato stereolitografia, dove si producono parti complesse, strato dopo strato, usando la luce ultravioletta."

Il passo dopo la stampa 3D è tuttavia ancora più impegnativo. È qui che Sandvik ha sviluppato un metodo di post-lavorazione proprietario e su misura che consente di ottenere le esatte proprietà del composito diamantato superduro.

"Questo passo è stato estremamente complicato. Tuttavia, dopo lunghi sforzi di ricerca e sviluppo e diverse prove siamo riusciti a prendere il controllo del processo e abbiamo realizzato il primo composito diamantato stampato in 3D. È stato incredibile vedere cosa possiamo ottenere combinando l'esperienza leader di Sandvik nella tecnologia dei materiali con le nostre forti capacità nella produzione additiva e nella post-lavorazione", commenta Schuisky. "Abbiamo alcuni dei maggiori esperti mondiali sia nei materiali che nella produzione di additivi, che in un caso come questo possono avvantaggiare molte industrie in tutto il mondo, rendendo possibile l'utilizzo del diamante in applicazioni e forme mai concepite prima d'ora

"Piuttosto che cercare di sviluppare materiali completamente nuovi, oggi la grande spinta all'interno dell'industria comporta la ristrutturazione spesso radicale dei materiali esistenti", osserva Annika Borgenstam, docente presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma.

"L'utilizzo di nuovi processi rivoluzionari come la produzione additiva aprirà modi completamente nuovi di utilizzare gli stessi tipi di materiali che abbiamo oggi, costruendo le proprietà di cui abbiamo bisogno"