Acciaio damasco con tecniche di stampa 3D: si può fare!

Uno studio condotto dai ricercatori del Max Planck Institute for Iron Research ha indagato la possibilità di realizzare con tecniche di stampa 3D l'accaio damasco, che nella produzione siderurgica è spesso considerato l'emblema della lavorazione artigianale. La produzione di questo particolare acciaio, spesso usato per la realizzazione di lame pregiate, prevede infatti una continua ripiegatura e ribattitura dell'acciaio che oltre a donare un caratteristico aspetto estetico, conferiscono anche interessanti proprietà meccaniche.

Solitamente vengono usati acciai con diverse composizioni, in particolare con differenti percentuali di carbonio, il cui controllo dipende dalla velocità con cui il metallo fuso viene raffreddato. Per i loro esperimenti i ricercatori hanno utilizzato un acciaio formato da nickel, titanio e ferro, ridotto in polvere e che viene riscaldata con un laser sulla superficie di deposizione del macchinario di stampa 3D. Il rapido raffreddamento di questo tipo di acciaio produce una forma cristallina come quella degli acciai ad alto contenuto di carbonio. Ulteriori trattamenti termici portano però al precipitare di microscopiche particelle di nickel-titanio all'interno dell'acciaio, accrescendone significativamente la durezza e dando luogo di fatto ad un materiale particolarmente costoso che prende il nome di acciao maraging.

I ricercatori hanno allora pensato di sfruttare le caratteristiche proprie del processo di stampa 3D, che avviene strato per strato, per manipolare la temperatura e la velocità di raffreddamento di ciascun strato, alternando così strati morbidi e flessibili a strati induriti dal processo di precipitazione. E la velocità di raffreddamento è stata controllata semplicemente spegnendo il laser per un determinato intervallo di tempo. L'alternanza di strati riscaldati e raffreddati velocemente, con strati depositati normalmente hanno permesso ai ricercatori di creare un blocchetto di acciaio che hanno poi analizzato al microscopio, confermando molte delle ipotesi iniziali.

L'acciaio prodotto con questa tecnica ha mostrato buone proprietà meccaniche, pur non riuscendo a eguagliare le caratteristiche di un acciaio maraging prodotto con tecniche convenzionali. I ricercatori però sottolineano come l'intero processo preveda numerose variabili che opportunamente combinate fra loro possono dare risultati differenti: la potenza del laser, l'area e lo spessore degli strati, la velocità di raffreddamento sono tutti parametri che concorrono al risultato finale.

Si tratta di un esperimento dimostrativo che però, testimoniando l'effettiva possibilità di una strada alternativa ad un processo tradizionalmente costoso, potrebbe essere approfondito per indagare possibili risvolti commerciali.