La Modellazione di Omogeneizzazione delle Particelle si basa sulla piattaforma di jetting per leganti metallici dell’azienda e sfrutta gli inchiostri con nanoparticelle di ceramica.
Fonte originale: VoxelMatters (Davide Sher, 27 settembre 2023)
Il team di Ricerca e Sviluppo (R&S) di Ricoh è tra i più innovativi e creativi in tutta la sfera dell’Additive Manufacturing (AM), spingendo i limiti dei materiali più complessi. Dopo aver mostrato diverse applicazioni di getto di legante per alluminiol’azienda sta ora rivolgendo la sua attenzione anche alle ceramiche tecniche con un nuovo approccio PHM (Particle Homogenising Modeling).
Il progetto, guidato in Giappone da Kiichi Kamoda, Project Leader dell’Additive Manufacturing for Structural Ceramics di Ricoh Company Limited (RCL), mira alla produzione tramite getto di legante di pezzi di grandi dimensioni realizzati con ceramiche tecniche come l’allumina e il carburo di silicio. Come recentemente illustrato in Studio di mercato sulle ceramiche tecniche AM di VoxelMatterssi tratta di un piccolo settore con un potenziale di crescita molto elevato. Una parte di questo potenziale risiede nella capacità di produrre rapidamente parti più grandi utilizzando la tecnologia del binder jetting.
Il team di ricerca e sviluppo di Ricoh sottolinea che la ceramica non può essere fusa e modellata, poiché ha un punto di fusione elevato e non è facilmente lavorabile. Pertanto, nei metodi di lavorazione esistenti per le parti in ceramica, c’è un compromesso tra dimensioni, spessore e complessità della forma. Lo stesso vale per le stampanti 3D esistenti per i materiali ceramici.
Il processo
Per questo motivo, l’azienda si sta rivolgendo a un processo che chiama Particle Homogenising Modeling, o PHM, per produrre parti verdi più dense aggiungendo un inchiostro di nanoparticelle.
Ricoh ritiene che un maggiore utilizzo della ceramica possa contribuire a diversi settori. Ad esempio, l’utilizzo della ceramica consente di alleggerire le parti esposte a calore elevato o in ambienti corrosivi e di migliorare l’efficienza del sistema. Ricoh intende utilizzare il PHM per ottenere funzioni e qualità non possibili in passato controllando l’omogeneizzazione, un fenomeno estremamente complesso innescato da una reazione tra le particelle granulari e l’inchiostro contenente nanoparticelle.
Ricoh sta sviluppando una modellazione di omogeneizzazione delle particelle per superare queste sfide. Lavorando con i materiali e i processi, il team di sviluppo sta determinando come produrre oggetti in ceramica, nel minor tempo possibile, per ottenere le forme e la resistenza necessarie per i componenti strutturali.
Nella PHM, le particelle ceramiche primarie (piccole particelle) vengono unite a una piccola quantità di resina per formare particelle secondarie (particelle granulari), che vengono stese con un rullo. L’inchiostro contenente nanoparticelle di ceramica viene applicato sulle aree target dello strato di particelle secondarie. L’inchiostro rompe le particelle secondarie mentre si diffonde e le nanoparticelle entrano negli spazi tra le particelle primarie. In questo modo, le nanoparticelle di ceramica sono strettamente legate tra loro, in modo omogeneo, in tutto lo strato. Questa struttura permette allo strato di essere sinterizzato in modo efficiente. Questo processo viene ripetuto finché l’oggetto non si forma nella polvere; gli elementi liquidi dell’inchiostro vengono quindi asciugati per lasciare un corpo verde. Il corpo verde viene poi estratto dalla polvere e cotto per far evaporare gli elementi di resina interni. L’oggetto viene quindi sinterizzato per ottenere un’elevata densità.
Cosa succederà ora?
Secondo Ricoh, questa tecnologia risolverà il compromesso tra complessità della forma, resistenza del materiale, tempo di produzione e costi di produzione, che spesso si incontra con i processi convenzionali. Ricoh non è la prima a tentare di integrare gli inchiostri a nanoparticelle nei processi di additivazione della ceramica, ma l’azienda intende sfruttare la sua esperienza nello sviluppo di stampanti e toner per combinare la tecnologia a getto d’inchiostro con la tecnologia di lavorazione delle polveri per creare funzionalità senza precedenti. Il nuovo processo sarà applicato all’allumina (ossido di alluminio) e a tutti i materiali che richiedono la sinterizzazione, tra cui il carburo di silicio (SiC) e altre ceramiche.
La nuova tecnologia di getto del legante ceramico PHM di Ricoh sarà presente a Formnext 2023 (Padiglione 12.0, Stand B33), insieme agli entusiasmanti sviluppi della tecnologia Ricoh per la stampa a getto di legante in alluminio, e a Ricoh 3Ddi Ricoh e di altri materiali, tecnologie e servizi end-to-end.