{"id":2331,"date":"2022-03-09T00:01:55","date_gmt":"2022-03-08T23:01:55","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/?p=2331"},"modified":"2022-10-18T20:07:54","modified_gmt":"2022-10-18T18:07:54","slug":"materiali-ceramici-lithoz-aerospaziale-090320229","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/materiali-ceramici-lithoz-aerospaziale-090320229\/","title":{"rendered":"I materiali ceramici di Lithoz stanno rivoluzionando l\u2019industria aerospaziale?"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: justify;\">Si prevede che il mercato della <strong>stampa 3D in ceramica<\/strong> raggiunger\u00e0 i 4,8 miliardi di dollari entro il 2030. Uno dei settori che sta adottando maggiormente la stampa 3D della ceramica \u00e8 l\u2019<a href=\"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/stampa-3d-nello-spazio-290120229\/\">industria aerospaziale<\/a>. In questo settore troviamo l\u2019azienda austriaca Lithoz, che si dedica, tra le altre cose, alla produzione additiva della ceramica applicata al settore aerospaziale. Lithoz \u00e8 riuscita a sviluppare la tecnologia <a href=\"https:\/\/lithoz.com\/en\/technology\/lcm-technology\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Lithography-based Ceramic Manufacturing<\/a> (LCM), un processo basato sulla produzione di ceramica mediante stereolitografia che permette di creare parti particolarmente adatte per applicazioni aerospaziali. Quali possibilit\u00e0 dunque offrono la <a href=\"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/produzione-additiva-ceramica-131020219\/\">stampa 3D della ceramica<\/a> e i materiali sviluppati per essa, e quali sono i loro campi di applicazione? Come contribuiscono a migliorare gli esigenti standard del settore?<\/p>\n<h3 style=\"text-align: justify;\">Componenti in ceramica stampati in 3D<\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">Pi\u00f9 veloce, pi\u00f9 semplice e pi\u00f9 economico. \u00c8 questo il triplice principio perseguito da molte aziende e organizzazioni del settore aerospaziale. In quasi nessun altro campo le aspettative e i requisiti per i componenti stampati in 3D sono cos\u00ec alti. Probabilmente le maggiori sfide da superare sono i carichi estremi, cos\u00ec come il riscaldamento e il surriscaldamento. Spesso le pale delle turbine si muovono a una velocit\u00e0 cos\u00ec elevata che il calore generato \u00e8 maggiore di quello utilizzato nella fabbricazione del metallo. Ci\u00f2 spinge al limite i processi produttivi convenzionali. I componenti, per\u00f2, non devono solo resistere al surriscaldamento, ma anche al freddo estremo. Visto che la temperatura esterna nello spazio pu\u00f2 scendere a oltre -200 \u00b0C, il che fa sorgere un&#8217;ulteriore esigenza. Il settore aerospaziale necessita quindi di un\u2019alternativa al processo di produzione dei componenti.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><iframe loading=\"lazy\" title=\"YouTube video player\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/mvRR5OH07do\" width=\"700\" height=\"400\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><span data-mce-type=\"bookmark\" style=\"display: inline-block; width: 0px; overflow: hidden; line-height: 0;\" class=\"mce_SELRES_start\">\ufeff<\/span><\/iframe><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Queste condizioni estreme non possono influenzare le prestazioni dei componenti, poich\u00e9 stabilit\u00e0 e porosit\u00e0 costanti sono essenziali per i viaggi nello spazio. La dimensione dei catalizzatori, per esempio, riveste un ruolo molto importante. Se i componenti sono troppo grandi possono infatti subire perdite di calore e se sono troppo piccoli possono impedire la massima decomposizione del propellente. Il risultato in entrambi i casi sono prestazioni inferiori e costi pi\u00f9 alti. Ma come pu\u00f2 la stampa 3D in ceramica risolvere queste criticit\u00e0? Le ceramiche sono particolarmente note per le propriet\u00e0 termiche, le prestazioni meccaniche e anche per il loro utilizzo nella produzione di pregiati componenti di alta qualit\u00e0. La produzione additiva consente di progettare forme complesse riducendo i costi e i tempi di consegna, il che non \u00e8 possibile con altri metodi convenzionali.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Si pu\u00f2 quindi dedurre che la stampa 3D in ceramica sia una soluzione ideale per un settore esigente come quello aerospaziale. Lithoz si \u00e8 rapidamente posizionata in questo segmento sviluppando un nitruro di silicio (Si3N4) contraddistinto da eccellenti propriet\u00e0. Tra queste propriet\u00e0 troviamo una grandissima resistenza alle alte temperature, la capacit\u00e0 di resistere agli sbalzi termici e un\u2019impressionante durezza. Per dimostrare tali propriet\u00e0 e testare il materiale in condizioni estreme, l\u2019azienda austriaca ha eseguito un test di resistenza termica con un ugello in Si3N4.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Il team di Lithoz ha voluto provare la resistenza agli shock termici del suo materiale utilizzando l\u2019ugello in nitruro di silicio stampato in 3D. \u00c8 stato riscaldato a 900 \u00b0C e subito dopo raffreddato con acqua a temperatura ambiente. Nonostante tali sbalzi termici improvvisi, l\u2019ugello stampato in 3D ha superato il test senza subire alcun tipo di danno. Secondo Lithoz il materiale pu\u00f2 resistere anche a una temperatura maggiore a 900 \u00b0C, il che lo rende ideale per il settore aerospaziale.<\/p>\n<div id=\"attachment_2335\" style=\"width: 710px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-2335\" class=\"size-full wp-image-2335\" src=\"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-32.jpeg\" alt=\"\" width=\"700\" height=\"400\" srcset=\"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-32.jpeg 700w, https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-32-600x343.jpeg 600w, https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-32-160x91.jpeg 160w\" sizes=\"auto, (max-width: 700px) 100vw, 700px\" \/><p id=\"caption-attachment-2335\" class=\"wp-caption-text\">L\u2019ugello prodotto da Lithoz \u00e8 in grado di resistere alle temperature pi\u00f9 elevate.<\/p><\/div>\n<p style=\"text-align: justify;\">Cosa significa questo per l\u2019industria aerospaziale? Grazie al nitruro di silicio, i componenti stampati in 3D sono in grado di resistere perfettamente a importanti sbalzi termici. Possiedono inoltre un\u2019enorme resistenza e durezza, nonch\u00e9 il vantaggio di rendere possibile la produzione di componenti ceramici complessi. Per il settore aerospaziale ci\u00f2 vuol dire la possibilit\u00e0 di realizzare\u00a0microturbine, propulsori e utensili da taglio in modo rapido e preciso. Per di pi\u00f9, questi componenti possono essere usati a temperature che vanno fino ai 1.200 \u00b0C, il che richiederebbe tempo e denaro se fossero realizzati tramite un processo produttivo tradizionale. Il Si3N4 viene poi anche utilizzato in altri settori. Il settore medico, per esempio, sfrutta questo materiale per la sua chimica superficiale antibatterica e antivirale, nonch\u00e9 per la sua eccellente <a href=\"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/progetti-3d-bioprinting-081120219\/\">biocompatibilit\u00e0<\/a>. Nello specifico, il nitruro di silicio \u00e8 adatto ai settori dell\u2019odontoiatria, dell\u2019ortopedia e degli impianti cranio maxillo facciali. Pu\u00f2 essere usato anche nella lotta al coronavirus, poich\u00e9 le sue propriet\u00e0 superficiali lo rendono resistente a virus e batteri.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><iframe loading=\"lazy\" title=\"YouTube video player\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/o8qTyGBRUIM\" width=\"700\" height=\"400\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><span data-mce-type=\"bookmark\" style=\"display: inline-block; width: 0px; overflow: hidden; line-height: 0;\" class=\"mce_SELRES_start\">\ufeff<\/span><\/iframe><\/p>\n<h3 style=\"text-align: justify;\">Stampa 3D sulla luna: realt\u00e0 o fantascienza?<\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">Pu\u00f2 sembrare la sceneggiatura di un film di fantascienza, ma Lithoz ricorre gi\u00e0 alla polvere lunare nella stampa 3D della ceramica. La tecnologia LCM consente di usare la regolite lunare per produrre componenti aerospaziali dalle dimensioni molto precise. Nelle future missioni spaziali i ricambi e gli strumenti necessari potrebbero essere prodotti direttamente\u00a0<em>in loco<\/em>\u00a0e su richiesta. Questo materiale \u00e8 considerato una risorsa atossica per l\u2019uomo e disponibile in grandi quantit\u00e0. La stretta collaborazione tra <a href=\"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/stampa-3d-spazio-esa-040120229\/\">Lithoz e l\u2019Agenzia Spaziale Europea (ESA)<\/a> riguardo a questo progetto consente continue ricerche oltre a un maggiore sviluppo della polvere lunare nel campo della stampa 3D. Nel corso del progetto RHEFORM di Horizon 2020 dell\u2019UE, \u00e8 stata studiata una soluzione per sostituire l\u2019idrazina. Tale sostanza, considerata cancerogena, ha svolto un ruolo importante nei viaggi spaziali sin dagli anni \u201860. Utilizzando la stampante 3D CeraFab 7500, una\u00a0soluzione DLP\u00a0(Digital Light Processing) sviluppata da Lithoz, nonch\u00e9 il legante fotopolimerizzante anch\u2019esso sviluppato da Lithoz, i ricercatori sono stati in grado di compiere significativi progressi in termini di applicazioni ottimizzate per il settore aerospaziale. Attualmente sono in corso diversi progetti, in cui Lithoz \u00e8 attivamente coinvolta, volti a esplorare ulteriori possibilit\u00e0 di utilizzo che pu\u00f2 offrire la polvere lunare.<\/p>\n<div id=\"attachment_2333\" style=\"width: 710px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-2333\" class=\"size-full wp-image-2333\" src=\"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-14.jpeg\" alt=\"\" width=\"700\" height=\"400\" srcset=\"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-14.jpeg 700w, https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-14-600x343.jpeg 600w, https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-14-160x91.jpeg 160w\" sizes=\"auto, (max-width: 700px) 100vw, 700px\" \/><p id=\"caption-attachment-2333\" class=\"wp-caption-text\">Sfruttando la polvere, i componenti stampati in 3D lunare possono assumere dimensioni e forme diverse (Crediti foto: Lithoz)<\/p><\/div>\n<h3 style=\"text-align: justify;\">Produzione di turbine per aerei pi\u00f9 leggere<\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">Le turbine sono l\u2019elemento pi\u00f9 rilevante nel decollo aereo. Uno dei componenti pi\u00f9 importanti all\u2019interno della turbina sono le pale, che vengono tradizionalmente prodotte mediante cera persa. Tuttavia, ci\u00f2 pone un problema serio. Con anime convenzionali create mediante stampaggio a iniezione, la capacit\u00e0 d\u2019incorporare elementi di raffreddamento multipale stretti e complessi \u00e8 limitata. A lungo termine le conseguenze possono essere non solo costose, ma possono anche comportare rischi relativi alla sicurezza. Come si possono quindi produrre turbine in modo pi\u00f9 efficiente e innovativo senza aumentare i costi? La soluzione risiede nel LithaCore 450, un materiale a base di silice ideale per produrre anime da fonderia utilizzando la tecnologia LCM. Grazie alla bassa espansione termica e all\u2019elevata porosit\u00e0, questo materiale \u00e8 ideale per la produzione additiva di anime ceramiche destinate ad applicazioni aerospaziali.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Questo metodo produttivo LCM non evita solo costi elevati e ulteriori sforzi necessari, consente anche una produzione pi\u00f9 rapida. In questo modo sia i prototipi che la produzione in serie possono essere realizzati in tempi brevi, di conseguenza anche il time to market \u00e8 pi\u00f9 breve. Ci\u00f2 permette inoltre di ottenere anime da fonderia sottili almeno 200 \u00b5m e grandi fino a 30 cm, e ci\u00f2 vale anche per forme complesse con determinate caratteristiche come i bordi d\u2019uscita. Grazie al sistema CeraFab sviluppato da Lithoz, l\u2019azienda \u00e8 stata persino in grado di produrre diverse anime da fonderia aventi una dimensione di 500 mm. Tale prodigio tecnico, che \u00e8 una prima assoluta, dimostra quali siano le possibili soluzioni future a disposizione del settore aerospaziale, dai prototipi alle grandi anime per turbine industriali firmate Lithoz.<\/p>\n<div id=\"attachment_2332\" style=\"width: 710px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-2332\" class=\"size-full wp-image-2332\" src=\"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-12.jpeg\" alt=\"\" width=\"700\" height=\"400\" srcset=\"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-12.jpeg 700w, https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-12-600x343.jpeg 600w, https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-12-160x91.jpeg 160w\" sizes=\"auto, (max-width: 700px) 100vw, 700px\" \/><p id=\"caption-attachment-2332\" class=\"wp-caption-text\">Nuclei in ceramica stampati tramite CeraFab S230 con LithaCore 450 per turbine a gas industriali (Crediti foto: Lithoz)<\/p><\/div>\n<h3 style=\"text-align: justify;\">I nuovi materiali sviluppati da Lithoz<\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">Lithoz ha aggiunto altri due materiali alla sua gamma di soluzioni ceramiche. Il primo \u00e8 il <strong>carburo di silicio infiltrato<\/strong> (SiSiC), un materiale ceramico leggero, ma duro, che offre una perfetta conduttivit\u00e0 termica e un\u2019espansione termica minima. Pertanto, le ceramiche SiSiC vengono spesso utilizzate come scambiatori di calore, ugelli o terminali per diversi tipi di bruciatori. Il secondo materiale \u00e8 il <strong>nitruro di alluminio<\/strong>\u00a0(AIN), che viene utilizzato con la tecnologia DLP. Il nitruro di alluminio possiede un\u2019elevata conduttivit\u00e0 termica come il SiSiC. La resistenza alla flessione dell\u2019AIN, che \u00e8 stata possibile misurare nei campioni di ricerca, variava invece tra i 320 e i 498 MPa. Nel loro insieme, queste propriet\u00e0 consentono di produrre componenti molto complessi e privi di spaccature, creando cos\u00ec nuove possibilit\u00e0 applicative nel campo della gestione termica.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Questa vasta e diversificata gamma di materiali e tipologie di sviluppo illustra chiaramente i progressi che sono stati ottenuti nel settore aerospaziale grazie alla stampa 3D della ceramica, e quali nuove possibilit\u00e0 permettano le soluzioni Lithoz. Oltre a produrre componenti con strutture complesse, l\u2019azienda consente anche una grande libert\u00e0 e precisione di progettazione grazie ai suoi nuovi materiali. A prescindere dal poter ottenere componenti che hanno dimensioni diverse, le soluzioni Lithoz garantiscono una qualit\u00e0 del materiale di primissimo ordine, una precisione di esposizione costante e una grande precisione dei pixel. Ci\u00f2 si ottiene utilizzando un sistema CeraFab in modo uniforme su tutta la piattaforma di costruzione, il che agevola la fabbricazione di componenti per la produzione in serie ed elimina le relative criticit\u00e0 produttive.<\/p>\n<div id=\"attachment_2334\" style=\"width: 710px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-2334\" class=\"wp-image-2334 size-full\" src=\"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-31.jpeg\" alt=\"lithoz\" width=\"700\" height=\"400\" srcset=\"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-31.jpeg 700w, https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-31-600x343.jpeg 600w, https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/wp-content\/uploads\/sites\/5\/2022\/03\/Untitled-design-31-160x91.jpeg 160w\" sizes=\"auto, (max-width: 700px) 100vw, 700px\" \/><p id=\"caption-attachment-2334\" class=\"wp-caption-text\">Il carburo di silicio consente di produrre forme e dimensioni inimmaginabili (Crediti foto: Lithoz)<\/p><\/div>\n<h3 style=\"text-align: justify;\">I progetti di Lithoz per il settore aerospaziale<\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">Lithoz \u00e8 attualmente coinvolta in alcuni progetti che hanno intensificato notevolmente questo aspetto produttivo. Insieme ai ricercatori dell\u2019Universit\u00e0 di Poitiers (Francia), al FOTEC Forschungs- und Technologietransfer GmbH (Austria) e all\u2019Universit\u00e0 di Scienze Applicate Wiener Neustadt GmbH (Austria), Lithoz ha messo a confronto catalizzatori ceramici monolitici stampati in 3D e catalizzatori convenzionali, nonch\u00e9 diversi washcoat. Per quanto riguarda la decomposizione del perossido di idrogeno altamente concentrato, \u00e8 stato riscontrato che il fattore di porosit\u00e0 segna un\u2019importante differenza nella messa a confronto diretto. In generale la porosit\u00e0 misurata della struttura stampata \u00e8 di gran lunga maggiore rispetto a quella della struttura estrusa. Una delle conseguenze di ci\u00f2 \u00e8 che il comportamento della temperatura transitoria migliora anche con una maggiore porosit\u00e0. Questi risultati possono rappresentare un passo decisivo per aumentare il ricorso alla stampa 3D della ceramica nel settore aerospaziale. Trovi maggiori informazioni sui progetti Lithoz <a href=\"https:\/\/lithoz.us7.list-manage.com\/subscribe?u=477a73536cc85586777e099ff&amp;id=a39e4d329c\">qui<\/a>.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Cosa ne pensi dei materiali Lithoz e del ruolo che rivestono nel settore aerospaziale? Condividi con noi la tua opinione nei commenti qui sotto o sui nostri canali social\u00a0<a href=\"https:\/\/www.facebook.com\/3Dnativesit\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Facebook<\/a>,\u00a0<a href=\"https:\/\/twitter.com\/3Dnatives_IT\">Twitter,<\/a>\u00a0<a href=\"https:\/\/www.linkedin.com\/groups\/12583365\/\">Linkedin<\/a>\u00a0e\u00a0<a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/channel\/UCMWrNpdLOXa7BffRKXZoaZw\">YouTube<\/a>! 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