La stampa 3D sta rivoluzionando la produzione sprecando molto meno materiale ed energia rispetto alla lavorazione convenzionale e all'assemblaggio della linea di produzione. Ora, ricercatori giapponesi hanno fatto una scoperta che aiuterà le aziende a realizzare in modo affidabile prodotti stampati in 3D anche molto complessi.

In uno studio recentemente pubblicato su Ultrasuoni , i ricercatori dell'Università di Osaka hanno utilizzato gli ultrasuoni laser per rilevare difetti su piccola scala sotto la superficie di assemblaggi metallici stampati in 3D, e così facendo abbiamo introdotto una tecnologia di controllo qualità unica nel campo della stampa 3D.

La lavorazione è stata a lungo il metodo principale per realizzare i prodotti. L'idea di base è che inizi con un pezzo di materiale più grande, tagliarlo in una forma specifica, e quindi assemblare le parti preparate separatamente in un prodotto più grande. Con lavorazione, i controlli di qualità possono essere eseguiti in ogni fase del processo di fabbricazione, ma è difficile costruire rapidamente un prototipo o un prodotto altamente complesso. In questi casi, un approccio più utile è la stampa 3D:assemblaggio strato per strato partendo (ad esempio) da un progetto computerizzato. Superare le sfide della stampa 3D, come la difficoltà di rilevare i difetti interni senza danneggiare il prodotto, è qualcosa che i ricercatori dell'Università di Osaka miravano ad affrontare.

"Spesso è difficile utilizzare echi ultrasonici generati dal laser per identificare i difetti del sottosuolo nei dispositivi stampati in 3D, "Spiega l'autore principale dello studio Takahiro Hayashi. "Abbiamo generato onde ultrasoniche nella gamma dei megahertz per scoprire piccoli difetti che sono spesso difficili da visualizzare".

Per creare un difetto artificiale in una parte stampata in 3D, i ricercatori hanno prima fabbricato una piastra di alluminio con un foro su scala millimetrica praticato al suo interno, e apposto sopra di esso un sottile, piastra in alluminio priva di difetti. Hanno quindi scansionato un laser sulla superficie e hanno rilevato le vibrazioni ultrasoniche risultanti dall'alluminio. L'elaborazione matematica di queste vibrazioni ha consentito una lettura grafica che ha evidenziato la posizione e le dimensioni dei difetti interni.

"Abbiamo sistematicamente variato la durata dell'impulso laser, intervallo di frequenze, e frequenza di ripetizione per ottimizzare l'imaging dei difetti, e sviluppato un'analisi teorica dei nostri risultati, " afferma Takahiro Hayashi. "Prove avanzate su una lega stampata in 3D comunemente usata come punto di riferimento nella ricerca hanno indicato che possiamo persino rilevare difetti di soli 500 micrometri di dimensione".

Questi risultati hanno diverse applicazioni. Ottimizzando ulteriormente il sistema di rilevamento dei difetti, si potrebbero rilevare danni a una parte stampata in 3D man mano che la fabbricazione procede, e quindi ripararlo in tempo reale con la stessa facilità con cui si fa in lavorazione. Così facendo, i ricercatori dell'Università di Osaka stanno migliorando la praticità della stampa 3D per la costruzione di dispositivi complessi su scala commerciale.