Gli scienziati del Dipartimento di tecnologie industriali dello Yurga Institute of Technology della Tomsk Polytechnic University stanno sviluppando una struttura avanzata ad alte prestazioni per la produzione di polveri metalliche utilizzate per la stampa 3D. Il progetto TPU è stato recentemente sostenuto dalla Russian Science Foundation.

Secondo gli scienziati, attualmente, nel mondo, uno sviluppo attivo della tecnologia additiva e la sua applicazione industriale sono vincolati da una serie di fattori. Ad esempio, l'alto costo dei materiali non conta nella produzione di piccoli dettagli ma quando un prodotto raggiunge una scala più ampia, un prezzo alto è un ostacolo insormontabile. Solo i paesi industrialmente sviluppati ora producono nanomateriali in volumi commerciali.

"In Russia, c'è una forte necessità di polveri di leghe domestiche, ma non esiste una produzione in serie di tali materiali all'interno del paese. Le imprese sono costrette ad acquistare e utilizzare polveri fornite da produttori esteri, " nota il capo progetto, docente senior del Dipartimento di tecnologie industriali Maksim Kuznetsov.

Ogni anno gli impianti per la produzione di additivi necessitano di circa 20 tonnellate di materie prime. Pertanto le imprese russe sono interessate al basso costo delle polveri prodotte che consentirà di aumentare significativamente l'efficacia della stampa 3D dei prodotti industriali".

Il principio di funzionamento dell'impianto sviluppato dagli scienziati del TPU si basa sullo studio dell'effetto dei flussi di plasma a vortice di plasma eterogeneo su un materiale e sugli effetti sincronizzati ad alta frequenza sull'elettrodo. La struttura sarà dotata di un magnetron ad alta frequenza per creare le condizioni per la formazione di un flusso di particelle.

"La nostra struttura avrà una serie di vantaggi fondamentali rispetto ad altri metodi per la sintesi di polveri nanometriche. Ad esempio, sarà in grado di generare acciaio inossidabile, strumentale, resistente al calore, titanio e leghe di alluminio, medico cobalto-cromo e titanio, così come l'ossido di titanio, " spiegano i partecipanti al progetto.

In accordo con loro, l'impianto produrrà particelle sferiche con un alto contenuto di dislocazioni (difetti nel reticolo cristallino e metallico) e con energia interna accumulata. Ciò aumenterà significativamente il potenziale chimico e fornirà le condizioni per un'elevata attività fisico-chimica delle particelle.

"La struttura implica una regolazione sottile e agile dei parametri di processo e, di conseguenza, proprietà delle nanopolveri prodotte. Consentirà di ottenere un'ampia gamma di nanopolveri di diversi metalli e leghe che possono essere prodotte sotto forma di filo o lamina. In alcuni casi, è possibile utilizzare un metodo di getti di metallo fuso, " sottolineano gli specialisti.

Inoltre, secondo la tecnologia TPU, l'energia viene introdotta nel metallo in modo pulsato e volumetrico, il suo consumo per riscaldare l'ambiente è piccolo. A causa di ciò, i costi energetici del metodo sono sostanzialmente inferiori rispetto ai metodi alternativi.

Attualmente, gli scienziati stanno lavorando alla modellazione matematica dei processi della struttura.