Abbiamo incontrato Tim Smith, Ingegnere dei Materiali e Dottore in Filosofia presso la NASA Glenn Research Center di Cleveland (Ohio, USA). Smith e il suo team hanno ottenuto una superlega stampata in 3D in grado di sopportare più di 1093° Celsius e, soprattutto, che risulta essere 1000 volte più durevole, 2 volte più forte e 2 volte più resistente all’ossidazione rispetto alle attuali superleghe.
Il team, per creare la nuova lega chiamata GRX-810, ha utilizzato un processo di stampa 3D laser per fondere insieme i metalli strato per strato. L’obiettivo di questa superlega è realizzare aerei e veicoli spaziali molto più resistenti e durevoli. Per leggere la pubblicazione ufficiale del risultato ottenuto, pubblicato su Nature, clicca QUI.
La progettazione e la costruzione di aerei e razzi potrebbe cambiare con l’arrivo della nuova super lega della NASA stampata in 3D? Questo nuovo materiale potrebbe essere utilizzato per il rientro nell’atmosfera terrestre dallo Spazio?
In questo momento, la nostra speranza è aumentare la durata, aumentare la temperatura operativa o ridurre il peso dei futuri componenti aerospaziali utilizzati in ambienti ad alta temperatura. Forse potremmo ottenere tutti e tre contemporaneamente usando questa lega. Sono entusiasta delle possibilità che la stampa 3D di questa lega può dare. Personalmente, penso che la lega potrebbe essere utilizzata per realizzare scudi termici per il rientro nell’atmosfera terrestre (oppure potrebbe aiutare a rinforzare gli scudi termici), ma dovrei discuterne con gli ingegneri che lavorano su quel problema prima di dirlo con sicurezza.
Il segreto della sua resistenza è il processo di stampa laser 3D e l’Oxide Dispersion Strengthened (ODS)? Come fa questa super lega a diventare così forte?
Il segreto è una combinazione della composizione della lega di base e degli ossidi su scala nanometrica, che siamo stati in grado di disperdere durante il processo di stampa 3D. Avevamo prodotto leghe ODS prima di GRX-810 (la nostra nuova super lega) utilizzando questa nuova tecnica, ma non eravamo ancora in grado di avvicinarci alle proprietà fornite da GRX-810.
Credits: NASA/ Jordan Salkin
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Quali sono le differenze più importanti tra le super leghe precedenti e la nuova super lega GRX-810?
Questa lega è stata appositamente progettata per la stampa 3D. In effetti, dubito che qualcuno possa riuscire ad ottenere le sue proprietà utilizzando metodi convenzionali. Abbiamo trascorso gli ultimi due decenni cercando di stampare in 3D superleghe permeabili, anche se non erano del tutto idonee per quel processo di produzione. Penso che questo sia un primo esempio di ciò che si può ottenere, se decidiamo di considerare la stampa 3D come una tecnica di produzione completamente nuova, capace di produrre materiali che in passato erano impossibili da realizzare. Inoltre, GRX-810 è incredibilmente stabile fino a 1093° Celsius, rispetto a molte superleghe del passato. Ciò significa che è possibile riportare i 1093° Celsius della lega a temperatura ambiente molte volte, senza che le sue proprietà si degradino. Questo non accade a molte leghe.
Il tuo lavoro è molto interessante, soprattutto perché riesci a creare materiali speciali con la tecnologia moderna e con gli ingredienti giusti, come ad esempio l’ossido di ittrio (Y2O3) o il reno (Re) e il boro (B). Come scegli gli ingredienti perfetti per creare una superlega?
Abbiamo utilizzato la modellazione termodinamica per aiutarci a capire quali elementi utilizzare per produrre GRX-810. Il mio collega, Christopher Kantzos, e io abbiamo ideato una microstruttura di superlega, che pensavamo potesse completare la tecnica di rafforzamento dell’ossido per fornirci le migliori proprietà. I modelli termodinamici hanno quindi previsto la composizione specifica che avrebbe raggiunto quella microstruttura e infatti i modelli, non solo hanno avuto ragione, ma sono riusciti ad aver successo al primo tentativo. Sento davvero che la combinazione di progettazione guidata da modelli e stampa 3D, produrrà molti materiali interessanti nel prossimo futuro.