Invio di carburo di silicio ottimizzato nello spazio con Binder Jetting

Jan 13, 2024

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TECNALIA è un centro di ricerca e sviluppo tecnologico di riferimento focalizzato sulla trasformazione della conoscenza in opportunità di business per le aziende e di crescita del PIL per la società. Il gruppo di ricerca Materials for Extreme Condition appartiene alla divisione Industria e Mobilità (I&M) dell'azienda e si concentra sulla progettazione, produzione, manutenzione e fine vita di prodotti e servizi industriali.

SENER Aeroespacial è un fornitore leader di sistemi aerospaziali ad alte prestazioni per lo spazio, la difesa e la scienza, aggiungendo valore con gli sviluppi tecnologici da oltre mezzo secolo. L'azienda lavora con clienti come l'Agenzia spaziale europea (ESA) e realizza progetti multidisciplinari nel campo dell'optomeccanica, delle grandi strutture mobili e del controllo della strumentazione e delle infrastrutture.

La flessibilità dei materiali della tecnologia a getto di legante della Serie X consente a TECNALIA di utilizzare il suo sistema InnoventX per elaborare una gamma di polveri che supportano vari settori. Ad esempio, il team utilizza la propria esperienza per ottimizzare i metalli duri e gli acciai per utensili che determinano miglioramenti delle prestazioni nel settore degli utensili da taglio, nonché per elaborare ceramiche tecniche come il carburo di silicio e l'allumina utilizzati nelle innovazioni più all'avanguardia in applicazioni critiche.

Il team TECNALIA vanta una conoscenza collettiva dei materiali destinati a temperature estreme, usura, abrasione e ambienti corrosivi, rendendolo il partner naturale quando SENER Aeroespacial e l'Agenzia spaziale europea (ESA) hanno voluto studiare un nuovo percorso di produzione per un supporto ottico satellitare. Le dure condizioni dei viaggi spaziali richiedono componenti con elevata stabilità dimensionale, un coefficiente di dilatazione termica (CTE) compatibile con i sistemi adiacenti ed eccellenti qualità superficiali e proprietà meccaniche. Pertanto, la ceramica è ideale per le applicazioni spaziali grazie alla sua stabilità termo-meccanica, alle prestazioni alle alte temperature, alla durezza e alla leggerezza e TECNALIA ha messo sul tavolo le competenze necessarie sui materiali e sui processi per affrontare la sfida.

"Le applicazioni spaziali sono sempre alla ricerca di una riduzione del peso poiché questa è direttamente collegata al costo finale del carico utile", ha affermato il Dr. Iñigo Agote, Project Manager e Group Leader di TECNALIA, spiegando come l'alleggerimento sia oggi una richiesta sistematica delle aziende aerospaziali. Il risparmio di massa è uno dei motivi per cui il carburo di silicio ceramico tecnico (SiC) è un materiale molto ricercato in questo settore. Può essere lucidato fino a renderlo liscio con i vantaggi unici di rimanere leggero, resistente e con le proprietà termiche per adattarsi alle temperature estreme viste nello spazio.

Tuttavia, la fabbricazione del SiC utilizzando metodi tradizionali è costosa e difficile proprio a causa di queste desiderabili proprietà ad alte prestazioni. "Il grado di complessità della forma è limitato quando si utilizzano processi di produzione più tradizionali come la formatura a freddo e la sinterizzazione", ha affermato Agote. "Le parti richiedono una lavorazione finale se la geometria è complessa e la lavorazione di ceramiche come il SiC è un processo duro e costoso."

È stata studiata la produzione additiva per fornire una parte dalla forma quasi perfetta per ridurre le difficili e costose fasi di lavorazione e lucidatura post-elaborazione. La stampa 3D a getto di legante è stata identificata come l’unico processo in grado di creare l’esclusivo design SiC con velocità e precisione, anche tra le altre tecnologie additive perché la polvere scura non polimerizza con i raggi UV e l’elevato punto di fusione elimina i metodi basati sul laser.

Il team TECNALIA si è messo al lavoro identificando le polveri SiC adeguate e definendo le migliori fasi di lavorazione. La flessibilità della macchina Desktop Metal InnoventX nel personalizzare le impostazioni dei parametri, combinata con l'esperienza del team TECNALIA sui processi e sui materiali per personalizzare le proprietà per questa applicazione, ha portato alla svolta che ha prodotto una parte finale con la qualità richiesta. La parte può essere stampata in InnoventX in 3 ore prima del PIP e dell'infiltrazione con silicone per la densificazione.