Sistema per la deposizione di microparticelle

Data di pubblicazione

21-08-2020

Codice

ME.19.119.A

Stato

Disponibile

Data di priorità

03-05-2020

Fase

NAZIONALE

Titolare

POLITECNICO DI MILANO

Dipartimento

DIPARTIMENTO DI MECCANICA

Autori

GUAGLIANO Mario, MONTI Stefano, BONADONNA Carl,o PAGANELLI Mauro, BAGHERIFARD Sara, D'ANTONA Gabriele

Descrizione

La presente invenzione ha per oggetto un nuovo sistema di deposizione a freddo e ad alta precisione dimensionale di microparticelle, finalizzato alla relizzazione di componenti per via additiva, ovvero Additive Manufacturing (AM), rivestimenti superficiali, saldature, riporti o riparazioni in genere, basata sul principio della deposizione supersonica di polveri (SPD, Supersonic Powder Deposition), nel quale l’energia cinetica necessaria al funzionamento non viene generata grazie all’espansione di gas preriscaldato precedentemente compresso, come avviene negli impianti oggi disponibili, ma grazie a campi elettrici di elevata intensità. Il sistema può impiegare particelle, in forma di polvere, di qualunque materiale idoneo alla applicazione del principio menzionato, singolarmente o in combinazione programmata di più materiali, fatta salva la possibilità per le microparticelle stesse di ritenere una carica elettrica sufficientemente elevata sulla loro superficie (includendo quindi, ma non esclusivamente, materiali metallici, metallo-ceramici, ceramici o polimerici conduttivi oppure materiali non conduttivi ma parimenti in grado di accumulare carica elettrica in sufficiente quantità quali, a mero titolo di esempio, elettreti a carica reale singola). Il sistema è modularizzabile e scalabile per permettere la più ampia variabilità di area e volume di lavoro (dimensioni lineari da 10-4 a 101 metri) mantenendo un’alta risoluzione (legata al diametro delle particelle che, nel caso dei metalli, risulta di poche decine di micrometri).

Campo di applicazione

Lo specifico ambito applicativo è quello della deposizione di microparticelle “M” per la realizzazione di processi di additive manufacturing. Tuttavia, la presente invenzione in tutti i suoi aspetti strutturali e funzionali può essere altresì impiegata anche per la realizzazione di ulteriori prodotti e/o processi che richiedano la deposizione di microparticelle “M”. A titolo esemplificativo e non limitativo, il sistema 1 può essere utilizzato anche per applicazione di rivestimenti e finiture superficiali, riparazioni, saldature, processi di pallinatura, microlavorazioni o deposizione di materiali plastici.

Vantaggi

Il sistema sviluppato presenta innegabili vantaggi in termini di velocità di deposizione (e quindi produttività), efficienza nell'impiego del materiale alimentato (>95% in termini di materiale deposto/materiale spruzzato), e in particolare in termini di caratteristiche del prodotto che, essendo formato senza apporto di energia termica o comunque in assenza di fenomeni di fusione, non presenta stress termici residui di trazione da eliminare in post-produzione ma piuttosto stress di compressione, favorevoli alla resistenza meccanica, legati all'azione di martellamento (peening) delle polveri e presenta una matrice compatta e omogenea. Può anche essere impiegato per depositare o semplicemente lanciare materiali di natura metallo-ceramica quali ceramici semimetallici o miscele di polveri metalliche e ceramiche, polimerica, o comunque con caratteristiche di plasticità, altrimenti non depositabili vuoi per la temperatura di fusione troppo elevata vuoi per sensibilità alla temperatura. L’invenzione ovvia agli inconvenienti e limitazioni elencate più sopra per i sistemi noti PBF, DED, BJ, SL, CS cogliendone invece i vantaggi di: - deposizione a freddo - alta precisione dimensionale e alta risoluzione - alta velocità di deposizione Queste caratteristiche vantaggiose sono integrate in un sistema versatile, che può essere impiegato senza particolari modifiche sia come sistema tradizionale di AM, per la creazione di prodotti e/o strutture di diversa complessità altrimenti impossibili da creare con tecniche convenzionali, sia come sistema di deposizione per coating, per riparazione, per saldatura, oltre che per azioni di micromachining o deposizioni di materiali plastici.

Stadio di sviluppo

Stadio sperimentale

Contatto

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