Nel settore delle tecnologie aerospaziali importante è la ricerca avanzata. Quest’ultima deve essere indirizzata alla produzione di componenti per veicoli ipersonici. A tal proposito, un gruppo di ricercatori statunitensi sta concentrando i propri sforzi sulla creazione di materiali ceramici altamente performanti. Ciò utilizzando tecniche innovative di stampa 3D. Tali ceramiche scure sono progettate per resistere alle condizioni estreme di calore e stress meccanico a cui sono sottoposti i veicoli che viaggiano a velocità superiori a Mach 5.
Nuove ceramiche scure con stampante 3D
Alla guida di tale ricerca, il professor Rodney Trice, presso l’Hypersonics Advanced Manufacturing Technology Center (HAMTC), sta coordinando lo sviluppo di nuovi processi. Quest’ultimi uniscono la precisione della stampa 3D e le proprietà superiori dei materiali ceramici. La particolare tecnica adottata si chiama “digital light processing” (DLP). Permette di ottenere forme molto complesse. Raggiungendo così una precisione che sarebbe impensabile con le tradizionali metodologie.
Il processo di DLP coinvolge l’uso di un proiettore che emette luce ultravioletta su uno strato di resina ceramica polverizzata. Man mano che la luce colpisce il materiale, quest’ultimo si solidifica, creando geometrie tridimensionali di alta precisione. Non sono, però, mancate sfide. La più grande difficoltà che il team sta cercando di superare è l’interazione tra la luce UV e la ceramica scura. Diversamente da altri materiali, le ceramiche scure tendono ad assorbirla, rallentando il processo di indurimento. Tale rallentamento impone un controllo preciso delle condizioni di stampa e una maggiore ricerca per ottimizzare i tempi e la qualità dei componenti prodotti.
Il team sta affrontando anche problematiche legate alla post-processazione. Quest’ultime diventano più evidenti quando le dimensioni dei componenti aumentano. Le difficoltà, come la delaminazione e la formazione di crepe, sono problematiche comuni quando si stampano materiali così avanzati. Il dottorando Matthew Thompson sta guidando il lavoro in suddetta fase. In particolare sta studiando trattamenti superficiali e modifiche nei materiali. Ciò per migliorare le performance meccaniche e termiche delle ceramiche.
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