Negli Stati Uniti, un team di ricercatori del Purdue Applied Research Institute (PARI) sta portando avanti un progetto innovativo che prevede l’uso della stampa 3D per la produzione di componenti fondamentali destinati ai veicoli ipersonici, come quelli in ceramica scura. Questi materiali, grazie alla loro resistenza a temperature estreme, potrebbero rivoluzionare la progettazione e la costruzione di missili e aeromobili capaci di viaggiare a velocità superiori a Mach 5.
Stampa 3D di tipo DLP, per creare forme complesse altamente precise
Cuore di questa innovazione è la tecnologia di stampa 3D denominata “digital light processing” (DLP), che permette di creare forme complesse con una precisione straordinaria. Questo sistema prevede l’uso di una luce ultravioletta (UV) che indurisce uno strato sottile di una miscela composta da polvere ceramica e resina. La luce UV, proiettata strato dopo strato, consente di costruire componenti con geometrie intricate e superfici lisce, garantendo un livello di precisione al micron.
“Attraverso questo processo, siamo riusciti a stampare una varietà di forme, come coni appuntiti e emisferi, che possono essere utilizzati nella costruzione di veicoli ipersonici“, ha detto il professor Rodney Trice, responsabile della lavorazione delle ceramiche presso l’Hypersonics Advanced Manufacturing Technology Center (HAMTC).
Negli ultimi anni, le ceramiche scure si sono rivelate particolarmente adatte ai veicoli ipersonici, offrendo una resistenza superiore rispetto ad altri materiali. La loro capacità di sopportare temperature estreme senza degradarsi le rende infatti essenziali per migliorare prestazioni e sicurezza in questo settore.
Le sfide da affrontare: dalla luce UV alla post-elaborazione
Tuttavia, non sono mancate le sfide. Il team infatti ha dovuto affrontare il problema derivante dalla risposta delle ceramiche scure alla luce UV. A differenza delle ceramiche chiare, che riflettono e disperdono la luce, quelle scure tendono ad assorbirla, ostacolando il processo di indurimento. “Le polveri scure assorbono la luce UV necessaria per indurire il materiale, quindi non possiamo formare strati così spessi“, spiega Trice. “Questo influisce negativamente sul tempo necessario per costruire ciascun pezzo“.
Inoltre, il team di ricerca si è concentrato anche sulla fase di post-elaborazione, che diventa sempre più complessa man mano che i componenti per veicoli ipersonici aumentano di dimensione. La delaminazione, che porta alla separazione in strati, e le crepe sono problemi significativi che devono essere risolti per garantire l’integrità strutturale dei componenti.
“Ci stiamo impegnando a trovare soluzioni per come possiamo impostare una pipeline per la produzione di questi pezzi o trovare strategie che i soggetti interessati possano utilizzare“, afferma Matthew Thompson, un dottorando in ingegneria dei materiali. “In questo modo, diamo alle persone un punto di partenza per risparmiare tempo nella ricerca e sviluppo di nuovi sistemi“.
L’Università riferisce in una nota che il team sta collaborando con esperti in vari settori per esplorare nuove soluzioni innovative per ottimizzare il processo di produzione, e garantire che le ceramiche scure possano essere utilizzate in modo efficace nei veicoli ipersonici.
