All'interno dell'Istituto di ingegneria meccanica e tecnologia dei materiali (MEMTi), il Laboratorio materiali ibridi, guidato dal Prof. Alberto Ortona, si occupa da 20 anni di ricerca applicata nell’ambito dei materiali ceramici.
Un nuovo passo avanti in questo ambito è stato recentemente compiuto da Marco Pelanconi, dottorando dell’Università di Padova ed attivo presso il laboratorio. Con la sua tesi di dottorato, Pelanconi ha adattato per la prima volta la stampa 3D di polveri polimeriche alla produzione di materiali ceramici.
«L’obiettivo era quello di produrre componenti ceramici con geometria complessa e dettagli molto fini, come le strutture cellulari, che al momento sono estremamente difficili da realizzare con le tecniche di stampa 3D convenzionali» spiega Pelanconi. «Il lavoro di Marco si innesta nella strategia del laboratorio volta a produrre componenti ad alte prestazioni nell’ambito della produzione, trasmissione e stoccaggio di energia» specifica il Prof. Ortona.
Il processo sviluppato utilizza la stampa 3D per produrre preforme polimeriche a porosità controllata che vengono successivamente infiltrate con precursori ceramici. Tramite il processo di pirolisi a 1000°C si ottiene la conversione del polimero in ceramica. La successiva infiltrazione con silicio fuso a 1600°C rende infine il materiale completamente denso. Con questo processo si possono produrre forme ceramiche estremamente complesse, non realizzabili con i metodi convenzionali.
Queste classi di materiali offrono delle proprietà ad elevata temperatura superiori a quelle degli acciai e vengono pertanto utilizzati in componenti come bruciatori industriali, assorbitori solari, scambiatori di calore, sistemi di accumulo di calore, supporti catalitici e veicoli aerospaziali.
«La tesi di dottorato di Marco Pelanconi rappresenta un ottimo esempio del potenziale della tecnologia di Selective Laser Sintering nel campo della ricerca sui materiali. Variando i parametri di stampa, è stato in grado di produrre strutture complesse con una porosità ideale per ulteriori processi di trasformazione in materiali ceramici avanzati. Ciò dimostra come i sistemi a parametri aperti, come il Sintratec Kit utilizzato nel progetto, possano essere utilizzati in modo efficace per stimolare l'innovazione e contribuire alla scoperta scientifica» ha concluso Janek Huschke, Creative Director di Sintratec SA.
Marco Pelanconi continuerà ad operare presso il Laboratorio materiali ibridi per sviluppare componenti sempre più performanti, grazie anche alla recente acquisizione della nuova stampante 3D EOS Formiga P110 FDR, cofinanziata dal Fondo nazionale Svizzero per la ricerca scientifica, che consente di produrre componenti di maggiori dimensioni e con un’accuratezza dieci volte superiore a quella delle altre stampanti sul mercato.