ADDITIVE MANUFACTURING DI METALLI E DI COMPOSITI METALLO-CERAMICI MEDIANTE ESTRUSIONE DI COLLOIDI

Additive manufacturing is a wide family of techniques for building near net shape components, layer by layer, using 3D model data. Robocasting is one of this technique that use a slurry that is a colloid fluid as raw printing material. Slurries are often referred as “robocasting inks”. In this work rheology proprieties of varoius slurries composed of a metal oxide, a hydrogel and a dispersant agent have been investigated for optimize printability and self-sustaining of 3D printed structures. After printing the green body undergo a heat treatment for achieving remove of non-oxide parts, reduction of oxides to metals and sintering of metal grains. Heat treatment has been optimized through investigation using TGA and DSC. Final products have been tested in meaning of mechanical proprieties and microstructures using tensile tests and optical microscopy. Final object produced are made of copper, copper zirconia doped and nickel. Lots of devices were created for printing and testing the slurries. This includes reverse delta geometry 3D printer,an ambient and cold temperature (10°C) extruder for deposition of the ink, mixing devices and an Arduino based capillary rheometer for testing the viscosity of the slurries.

Il termine Additive manufacturing comprende una vasta famiglia di tecniche per la creazione di oggetti tridimensionali, strato per strato, utilizzando dati del modello 3D virtuale. Il Robocasting è una di queste tecniche e utilizza uno “slurry” ossia un fluido colloidale come materiale di stampa grezzo. Gli “slurry” vengono spesso definiti “inchiostri per robocasting”. In questo lavoro sono state studiate le proprietà reologiche di vari inchiostri composti da un ossido di metallo, un idrogel e un agente disperdente sono stati indagati per ottimizzare la stampabilità e l'autosupportabilità delle strutture stampate in 3D. Dopo la stampa, l’oggetto subisce un trattamento termico per ottenere la rimozione delle parti non ossidiche, la riduzione degli ossidi a metalli e la sinterizzazione dei grani metallici. Il trattamento termico è stato ottimizzato attraverso TGA e DSC. I prodotti finali sono stati testati in termini di proprietà meccaniche e microstrutture utilizzando test di trazione e microscopia ottica. Gli oggetti finali prodotti sono fatti di rame, rame drogato zirconia e nichel. Sono stati creati molti dispositivi per permettere la stampa e per eseguire le dovute prove sugli inchiostri. Questi includono una stampante 3D a geometria delta rovesciata,un estrusore a temperatura ambiente e a freddo (10 ° C) per la deposizione dell'inchiostro, dispositivi di miscelazione e un reometro capillare basato su Arduino per testare la viscosità delle sospensioni.