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Aug 18, 2023

Pitt è l'unica università negli Stati Uniti con questa gigantesca stampante 3D per metallo

Nascosto nel seminterrato della Pitt's Benedum Hall, oltre le parti delle auto da corsa che si riversano nei corridoi, troverai una macchina gigante che sembra un incrocio tra un garage per auto e il portello d'ingresso di un

Nascosto nel seminterrato della Pitt's Benedum Hall, oltre le parti delle auto da corsa che si riversano nei corridoi, troverai una macchina gigante che sembra un incrocio tra un garage per auto e il portello di ingresso di un'astronave di fantascienza. È una stampante 3D per metallo all'avanguardia: la prima Gefertec arc605 in qualsiasi università degli Stati Uniti

Per la produzione di parti metalliche grandi e specializzate, la macchina è imbattibile, ha affermato Albert To, professore di William Kepler Whiteford presso la Swanson School of Engineering ed esperto di stampa 3D.

"Anche nell'ordine di decine di parti, questo è molto vantaggioso", ha detto. “E se vuoi includere un po’ di complessità, non puoi farlo diversamente dalla stampa 3D”.

La stampante utilizza la saldatura, la fusione di fili realizzati con metalli come acciaio inossidabile, titanio e leghe di alluminio e il loro deposito strato dopo strato. Le precedenti stampanti 3D in metallo in laboratorio che utilizzavano laser e polvere metallica potevano produrre poche centinaia di grammi all’ora; questo è un ordine di grandezza più veloce.

[Vai dietro le quinte dell'officina meccanica della Dietrich School]

Ciò rende la stampante Gefertec ideale per la produzione di parti più grandi che normalmente dovrebbero essere fuse e lavorate, un approccio costoso che spesso non è pratico per la produzione di pezzi speciali in piccoli lotti. Uno dei primi progetti di To, ad esempio, è quello di realizzare un ponte lungo un metro per l'esercito americano che non viene più prodotto.

Sebbene la tecnologia esista da decenni, solo negli ultimi anni è diventata sufficientemente affidabile da ottenere un’attenzione diffusa. "All'improvviso, c'è un interesse molto elevato nell'industria", compreso il settore aerospaziale, l'energia nucleare, il petrolio e il gas, ha detto To.

Il software avanzato della macchina e le funzionalità a “cinque assi” in cui i pezzi possono essere ruotati e inclinati durante la stampa, ne consentono l'utilizzo per creare parti metalliche complesse. Ma ci sono ancora molti nodi da risolvere. Ad esempio, i metalli si deformano mentre si riscaldano e si raffreddano, un processo che To sta utilizzando la nuova stampante per studiare con i finanziamenti dell’esercito americano e del Dipartimento dell’Energia.

Xavier Jimenez, uno studente di dottorato del terzo anno nel laboratorio di To, sta sviluppando un processo di stampa 3D utilizzando un nuovo tipo di alluminio ad alta resistenza che ha potenziali applicazioni nel settore aerospaziale ma tende a rompersi quando saldato.

"Devi mettere a punto tutti questi diversi parametri per capire cosa produrrà la saldatura della migliore qualità", ha detto Jimenez. “Ogni materiale si comporta in modo leggermente diverso.”

Jimenez è venuto a Pitt in parte perché voleva lavorare con la Gefertec arc605, ma il COVID-19 ha messo i bastoni tra le ruote e la stampante ha impiegato tre anni per arrivare a Pitt. La macchina è più grande di alcuni monolocali e quando è arrivata è stata portata nel laboratorio pezzo per pezzo tramite una gru e poi assemblata.

Dopo aver completato l’installazione, il team sta ora testando i parametri per la stampa 3D di diversi metalli. Testando l’approccio per diversi metalli, quindi utilizzando i raggi X e testando le proprietà dei materiali, possono iniziare a modellare il modo in cui il processo influisce su una parte, dalla deformazione visibile alle modifiche alla struttura microscopica del materiale.

Inoltre, To sta collaborando con i colleghi per creare componenti intelligenti in cui i cavi in ​​fibra ottica sono incorporati in parti metalliche stampate in 3D per rilevare la temperatura e la deformazione della parte.

"C'è voluto molto lavoro per mettere insieme tutti i pezzi e far funzionare la macchina", ha detto Jimenez. "Siamo molto felici che sia qui."

— Patrick Monahan, fotografia di Aimee Obidzinski