ExOne concede in licenza il nuovo processo di getto di legante da ORNL alla stampa 3D in metallo

Aug 07, 2023

Il produttore di stampanti 3D a getto di legante ExOne ha concesso in licenza un nuovo metodo di stampa all’Oak Ridge National Laboratory (ORNL) che gli consentirà di fabbricare parti in metallo-ceramica leggere e migliorate.

Il processo in attesa di brevetto di ORNL, sviluppato da 18 mesi, consente di creare componenti in carburo di boro infiltrati in alluminio con le macchine ExOne. Basandosi su una licenza di ricerca e sviluppo esistente tra le aziende, l’ultimo accordo consente ora a ExOne di utilizzare la tecnologia a livello commerciale, stampando in 3D parti di ricerca scientifica e rendendole disponibili ai propri clienti.

Il processo di binder jetting di ExOne

ExOne è specializzata nella produzione di macchine a getto di legante e, da quando ha concesso in licenza la tecnologia nel 1996, è stata integrata in molti dei suoi sistemi. L'attuale portafoglio dell'azienda spazia dall'entry-level InnoventPro all'X1 160PRO ad alto volume e, ancora una volta, ciascuno presenta una variazione del proprio processo proprietario.

Essenzialmente, la tecnologia di ExOne prevede il getto di un legante su un letto di metallo, sabbia o ceramica per creare forme, che vengono poi sinterizzate per fondere le particelle in una parte finale. In passato, l'azienda ha utilizzato il suo processo per soddisfare le esigenze di clienti militari come l'aeronautica americana, ma recentemente ha cercato di sfruttare le capacità della sua tecnologia.

Ad esempio, l’anno scorso, ExOne ha emesso 2,8 milioni di dollari alle università per risolvere problemi noti con il getto di leganti, mentre altre collaborazioni hanno prodotto 21 nuovi materiali qualificati. Ora, anche un progetto in corso con ORNL si è concretizzato, poiché il team è riuscito a sviluppare un metodo di getto di legante, in cui i materiali possono essere infiltrati in una parte durante la lavorazione.

L'approccio in attesa di brevetto di ORNL

Per quasi sei anni, ORNL ha lavorato a stretto contatto con ExOne per ottimizzare i parametri dei suoi sistemi e consentire loro di lavorare nuovi materiali come l'acciaio per utensili H13. In uno di questi progetti, iniziato nel luglio 2019, un team guidato dall’ORNL ha ora sviluppato un nuovo processo che consente l’assorbimento del carburo di boro nelle leghe di alluminio.

I materiali risultanti, noti come compositi a matrice metallica o “cermet”, non solo mantengono la resistenza delle leghe ospiti, ma sono anche più leggeri e presentano proprietà di assorbimento dei neutroni. Tali qualità rendono i compositi particolarmente utili per creare strumenti di diffusione dei neutroni, che consentono effettivamente agli scienziati di acquisire dati a livello atomico.

Vedendo il potenziale del processo, ExOne lo ha concesso in licenza per la prima volta per scopi di ricerca e sviluppo nel 2019 e, dopo il suo ultimo accordo, questa è stata estesa per consentirne anche l'uso commerciale. La licenza rinnovata copre il brevetto statunitense n. 16/155,134 e la produzione di "Collimatori e altri componenti da materiali che assorbono neutroni utilizzando la produzione additiva", nonché altri due documenti provvisori.

A seguito dell'accordo, ExOne intende continuare a lavorare con ORNL per fabbricare vari componenti compositi a matrice da utilizzare nei suoi esperimenti sui neutroni. Avendo ottenuto la licenza commerciale per il nuovo metodo di binder jetting, ExOne è pronta a offrirlo anche ai suoi clienti, fornendo loro un nuovo mezzo per produrre parti leggere in metallo-ceramica che assorbono energia.

Sfruttare le potenzialità della ceramica

Sebbene le qualità di assorbimento energetico delle ceramiche siano ben note, la loro fragilità intrinseca e i complessi requisiti di sinterizzazione le hanno spesso rese difficili da lavorare e vulnerabili alle fessurazioni.

Tuttavia, aziende come HRL Laboratories hanno recentemente sviluppato nuove tecniche per aggirare questi inconvenienti e materiali compositi a matrice ceramica (CMC) resistenti alla frattura stampati in 3D. Questi materiali simili al vetro presentano una maggiore durata, consentendone potenzialmente l’uso nelle applicazioni di generazione di energia.

Allo stesso modo, un team del Fraunhofer IKTS ha creato un sistema Multi Material Jetting, in cui sia i materiali ceramici che quelli metallici possono essere integrati in un'unica parte. Il nuovo processo degli scienziati ha prodotto una serie di componenti resistenti al calore, incluso un motore satellitare che presenta elementi potenziati in ceramica.