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La tecnologia NPJ di XJet permette la produzione additiva in ceramica e metallo senza polvere

Pubblicato il 26 Aprile 2023 da Nunzia A.
xjet

Secondo l’ultimo rapporto Wohlers, il mercato dei beni e servizi di produzione additiva (AM) ha registrato una crescita di circa il 18,3% nell’ultimo anno, confermando non solo la continua ripresa del mercato dalla pandemia, ma anche la crescente importanza del settore. Non solo, ma tra le diverse tecnologie, quelle che utilizzano il metallo e la ceramica sono cresciute in modo particolarmente rapido. Secondo un rapporto di AMPOWER, infatti, il mercato della produzione additiva in metallo vale attualmente oltre 3 miliardi di dollari, con una crescita prevista del 26,1%. Nel frattempo, si prevede che l’Additive Manufacturing in ceramica avrà un valore di 400 milioni di dollari entro il 2032, con un aumento di sette volte rispetto al 2020.

Tuttavia, permangono degli ostacoli all’adozione della stampa 3D in metallo e ceramica. In particolare, per le tecnologie che utilizzano polveri e paste (slurry). Di fatti, la manipolazione e la lavorazione di queste materie prime lungo il processo di produzione presenta diverse carenze intrinseche che incidono sull’adozione su larga scala. Ciò riguarda soprattutto il fatto che è necessario entrare in diretto contatto con materiali nocivi e laser, nonché con rimuovere e il riciclare spesso manualmente la polvere. Fortunatamente, tecnologie alternative possono offrire una soluzione a queste problematiche. Il produttore israeliano XJet, noto per la sua tecnologia NanoParticle Jetting™ (NPJ), utilizza inchiostri anziché polveri, ottenendo pezzi con alti livelli di dettaglio, finitura e precisione. Abbiamo dunque approfondito il funzionamento di questa tecnologia.

La soluzione NPJ di Xjet.

Come funziona la NPJ?

La tecnologia NPJ è unica nel suo genere tra i processi di stampa 3D in metallo e ceramica. In genere, la stampa con uno di questi materiali richiede l’uso di polvere sciolta o slurry. Indubbiamente, si può dire che il processo di stampa nella maggior parte delle tecnologie di produzione additiva in metallo e ceramica prevede lo spargimento del materiale prima di legare o sinterizzare lo strato.

Questo non è il caso della NPJ. Infatti, nonostante l’uso di ceramiche e metalli, la NPJ rientra nell’ambito del Material Jetting. Questa tecnologia, a differenza del Binder Jetting, funziona tramite un “getto di materiale”, senza l’utilizzo di polveri. XJet sviluppa inchiostri contenenti nanoparticelle solide disperse di materiali metallici o ceramici che vengono gettate sul piano di stampa per costruire il pezzo. Il processo è stato progettato per essere semplice da usare: non solo gli inchiostri sono forniti in cartucce sigillate, ma gli utenti possono stampare più materiali contemporaneamente, compresi materiali di supporto solubili che possono essere rimossi facilmente. Inoltre, l’intero processo è stato ottimizzato e automatizzato per garantire la massima semplicità d’uso, dando vita al processo che XJet definisce “Print-Wash-Sinter”. A differenza di altri processi disponibili, questo richiede soltanto tre fasi, abbassando così le barriere per l’ingresso nella stampa di metalli e ceramiche.

La tecnologia NPJ può essere utilizzata per creare parti in metallo e ceramica estremamente dettagliate.

Vantaggi dei processi di stampa 3D in ceramica e metallo powderless rispetto a quelli tradizionali

Un processo senza l’uso di polveri offre diversi vantaggi rispetto alla tradizionale produzione additiva di ceramica e metallo, oltre alla facilità d’uso. Innanzitutto, l’assenza di polvere rende il processo più sicuro per la salute gli utenti. Infatti, lavorare con la polvere richiede un’attrezzatura di sicurezza, poiché può essere pericolosa se inalata, eliminare la polvere elimina anche questo problema.

Inoltre, il processo è nel complesso più sostenibile. Sebbene la stampa 3D sia spesso pubblicizzata come un processo più ecologico perché utilizza meno materiale, è noto che nel settore si producono comunque rifiuti. La NPJ elimina quasi del tutto tali rifiuti. Innanzitutto, come già detto, le strutture di supporto sono realizzate con un materiale solubile che può essere lavato via, eliminando la necessità di manipolare il materiale di supporto. Ciò significa che gli utenti generano meno rifiuti nel rispetto dell’ambiente. Inoltre, la sinterizzazione necessaria viene eseguita a una temperatura più bassa e in tempi più brevi, con ulteriori vantaggi per l’ambiente e una riduzione della contrazione, un problema critico nella produzione additiva.

NPJ technology

L’interno della macchina di XJet.

Infine, grazie alla natura della tecnologia, i pezzi realizzati con una risoluzione più elevata sono di qualità superiore, soprattutto in termini di rugosità superficiale e proprietà del pezzo finito. L’intero processo è automatizzato e non richiede alcun intervento manuale, consentendo una produzione semplificata di parti in metallo e ceramica, il che è particolarmente importante quando si tratta di adottare la produzione additiva per applicazioni finali.

La tecnologia può essere utilizzata anche per integrare la produzione tradizionale di ceramica. CeramTec, leader mondiale nella produzione di ceramica tecnica, ha recentemente acquisito la soluzione di XJet come parte di un impianto di produzione AM dedicato. L’obiettivo dell’azienda è quello di espandere la propria capacità tradizionale con la produzione additiva avanzata, aprendosi così a nuove applicazioni e mercati. Per saperne di più sulla tecnologia NPJ e su XJet: QUI.

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*Crediti per tutte le foto: XJet

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