I ricercatori progettano una lega a memoria di forma superelastica per la stampa 3D

A sinistra è mostrata una micrografia elettronica di polvere di nichel-titanio. La polvere può essere utilizzata per fabbricare parti stampate in 3D come i reticoli a destra. Ingegneria A&M del Texas

Gli ingegneri della Texas A&M University, supportati dalla National Science Foundation degli Stati Uniti, hanno sviluppato una lega a memoria di forma (SMA) superelastica per la stampa 3D. Il materiale previene difetti delle parti come deformazioni e delaminazioni che si verificano comunemente quando questi materiali vengono stampati in 3D su apparecchiature di tipo LPBF (laser Powder Bed Fusion).

Gli SMA al nichel-titanio sono utilizzati nelle applicazioni aerospaziali e biomediche, comprese le ali degli aerei e i dispositivi chirurgici, perché ritornano al loro stato originale dopo l'applicazione di calore o stress. Tuttavia, a causa dei costi e della natura ad alta intensità di risorse del processo di produzione, l’uso di SMA al nichel-titanio è stato limitato.

"Le leghe a memoria di forma sono materiali intelligenti che possono ricordare le loro forme ad alta temperatura", ha affermato Lei Xue, primo autore di un articolo sulla ricerca e sviluppo. "Sebbene possano essere utilizzate in molti modi, la fabbricazione di leghe a memoria di forma in forme complesse richiede una messa a punto per garantire che il materiale abbia le proprietà desiderate."

La maggior parte dei materiali in nichel-titanio vengono danneggiati durante un tipico processo LPBF. I ricercatori hanno utilizzato una struttura per selezionare i parametri ottimali per prevenire difetti e fabbricare parti in nichel-titanio che abbiano costantemente una superelasticità a trazione a temperatura ambiente del 6%. Tale percentuale è quasi il doppio dell’importo precedentemente documentato, afferma l’università.

Lo sviluppo ha il potenziale per aumentare la scalabilità delle SMA in nichel-titanio stampate in 3D. Lo "studio può servire da guida su come stampare leghe a memoria di forma di nichel-titanio con le caratteristiche meccaniche e funzionali desiderate", ha affermato Xue. "Se riusciamo a personalizzare la struttura cristallografica e la microstruttura, ci sono molte più applicazioni in cui queste leghe a memoria di forma possono essere utilizzate."