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Aug 22, 2023

3D

La lega potrebbe avere un ampio impatto nel settore energetico, nonché nell’industria aerospaziale e automobilistica. Un team di ricercatori ha dimostrato che una nuova superlega stampata in 3D potrebbe aiutare le centrali elettriche

La lega potrebbe avere un ampio impatto nel settore energetico, nonché nell’industria aerospaziale e automobilistica.

Un team di ricercatori ha dimostrato che una nuova superlega stampata in 3D potrebbe aiutare le centrali elettriche a generare più elettricità producendo meno carbonio.

I ricercatori del Sandia National Laboratories, dell’Ames National Laboratory, dell’Iowa State University e della Bruker Corp. hanno utilizzato una stampante 3D per creare una lega metallica ad alte prestazioni, o superlega, con una composizione insolita che la rende più resistente e leggera rispetto ai materiali attualmente utilizzati nelle turbine a gas macchinari.

Hanno affermato che i loro risultati potrebbero avere un ampio impatto in tutto il settore energetico, nonché nelle industrie aerospaziale e automobilistica.

Il materiale può accedere a combinazioni precedentemente non ottenibili di elevata resistenza, peso ridotto e resilienza alle alte temperature, ha affermato lo scienziato di Sandia Andrew Kustas. Ha affermato che il risultato è dovuto in parte all’approccio di produzione additiva adottato dal team.

L'efficienza delle centrali elettriche è in genere limitata dalla quantità di metallo caldo che possono raggiungere le parti della turbina. Se le turbine possono funzionare a temperature più elevate, è possibile convertire più energia in elettricità riducendo al contempo la quantità di calore di scarto rilasciato nell’ambiente.

Gli esperimenti hanno dimostrato che la nuova superlega – 42% alluminio, 25% titanio, 13% niobio, 8% zirconio, 8% molibdeno e 4% tantalio – era più forte a 800 gradi Celsius (1.472 gradi Fahrenheit) di molte altre leghe ad alte prestazioni, compresi quelli attualmente utilizzati nelle parti delle turbine, e ancora più forti quando vengono raffreddati a temperatura ambiente.

L’energia non è l’unico settore che potrebbe trarre vantaggio dai risultati, hanno detto i ricercatori. Ad esempio, i ricercatori aerospaziali cercano materiali leggeri che restino resistenti alle alte temperature. E si sta anche lavorando per esplorare come leghe simili potrebbero essere utilizzate nell’industria automobilistica.

Il Dipartimento di Energia e il programma di ricerca e sviluppo diretto dal laboratorio di Sandia hanno finanziato la ricerca.

I membri del team Sandia hanno anche utilizzato una stampante 3D per fondere insieme i metalli in polvere e quindi stamparne immediatamente un campione. Il loro lavoro ha rappresentato un cambiamento nello sviluppo delle leghe perché nessun singolo metallo costituisce più della metà del materiale. In confronto, l’acciaio è composto per circa il 98% da ferro combinato con carbonio, tra gli altri elementi.

Le tecniche di stampa 3D consentono di combinare più elementi per creare una lega ingegneristica potenzialmente utile.

Tuttavia, le sfide rimangono. Innanzitutto, potrebbe essere difficile produrre la nuova superlega in grandi volumi senza crepe microscopiche, che rappresenta una sfida generale nella produzione additiva. Anche i materiali che compongono la lega sono costosi, il che potrebbe renderli commercialmente non redditizi.