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Cosa sono i metalli amorfi? | TRUMPF

Cosa sono i metalli amorfi?

I metalli amorfi sono chiamati anche vetri metallici e sono straordinari campioni di versatilità. Infatti, sebbene mostrino una stabilità estrema, sono allo stesso tempo anche altamente elastici. Di fatto si tratta di due proprietà contrapposte, ma è proprio questa qualità che rende così unici i vetri metallici. Contrariamente ai materiali cristallini, i metalli amorfi non hanno una struttura a reticolo ordinata. Ciò è dovuto all'elevata velocità di raffreddamento della massa fusa. Proprio per questo motivo, le particelle non riescono a disporsi in modo uniforme nel metallo. Il risultato è un corpo solido amorfo, quindi non cristallino, in cui gli atomi rimangono in uno stato pressoché disordinato.

Quali sono i vantaggi dei vetri metallici?

Durezza e stabilità elevate e allo stesso tempo elasticità elevata: questa eccezionale combinazione permette di ottenere innumerevoli vantaggi nella produzione di componenti amorfi.

Comportamento isotropo

I componenti amorfi mantengono le proprietà del materiale in tutte le direzioni. Si ottengono così molti vantaggi, come ad esempio nella produzione additiva, poiché è possibile sfruttare al meglio il volume di costruzione combinato con l'allineamento del componente.
 

Biocompatibilità

I componenti amorfi stampati in 3D sono biocompatibili, quindi idonei per molte applicazioni di tecnica medicale. Gli impianti amorfi possono quindi essere adattati individualmente alla corporatura del paziente.

Elasticità

I metalli amorfi hanno un alto limite di snervamento, combinato a un allungamento elastico quasi del 2%. Si ottengono così molti vantaggi nella lavorazione di impianti, sensori o giunti rigidi, poiché viene molto migliorata l'elasticità.

Materiali leggeri

L'elevata stabilità permette di dare ai componenti in metalli amorfi una struttura più sottile; il risparmio di materiale rende inoltre tale struttura più leggera. Queste caratteristiche sono particolarmente importanti nel campo della robotica o della tecnica medicale, ma anche nel settore aeronautico e aerospaziale e nell'elettromobilità.

Impiego in ambienti molto freddi

I metalli amorfi sono duttili a bassa temperatura, cioè possono essere utilizzati con risultati eccellenti in applicazioni a temperatura molto bassa, senza perdere le loro proprietà. Questa classe di materiali è dunque predestinata all'uso nel settore aeronautico e aerospaziale.

Resistenza all'usura

I metalli amorfi hanno una durezza molto alta e quindi un'abrasione ridotta, equiparabile a quella della ceramica. Questa proprietà è particolarmente importante per componenti soggetti a forti sollecitazioni nella costruzione di utensili e stampi, e anche in prodotti lifestyle come orologi di fascia alta.

Metalli amorfi: 3 domande sul nuovo super materiale

Come è possibile stampare in 3D i metalli amorfi?

TRUMPF e Heraeus AMLOY hanno sviluppato insieme un procedimento che funziona con un fuoco molto sottile e un volume della massa fusa molto piccolo. Il calore viene dissipato velocemente. Si ottiene così il tempo di raffreddamento critico di 200 Kelvin al secondo: dal letto di polvere cresce un impianto adattato individualmente e irrigidito amorficamente.

Qual è il vantaggio dato dall'uso dei metalli amorfi negli impianti?

I vetri metallici non hanno reticoli cristallini, pertanto si comportano in modo completamente diverso dagli altri metalli. Sono allo stesso tempo estremamente stabili, altamente elastici e molto resistenti all'usura. Quindi anche gli impianti costruiti con metalli amorfi sono in grado di resistere in modo eccellente alle enormi sollecitazioni a cui sono sottoposti nel corpo umano. E non si parla solo di colpi o di urti. Durante la masticazione, le ossa della mandibola sono sottoposte a un carico continuo; un arco costale resiste ogni anno a circa otto milioni di movimenti respiratori.

Perché i vetri metallici sono particolarmente idonei per la stampa 3D di ossa?

Le leghe amorfe hanno un modulo di elasticità molto simile a quello delle ossa umane. Ciò rappresenta un enorme vantaggio per il processo di guarigione e per la sollecitabilità del punto precedentemente indebolito del corpo. Allo stesso tempo le leghe sono resistenti alla corrosione e ne è stata certificata la biocompatibilità.

Leghe metalliche amorfe: 4 proprietà sotto i riflettori

Heraeus AMLOY ha sviluppato leghe innovative che risultano particolarmente idonee, tra l'altro, nella produzione di impianti di nuova concezione. Sono già disponibili leghe a base di zirconio ad esempio la Amloy-ZR01 e la Amloy-ZR02. Quest'ultima è già certificata secondo ISO 10993-5 e ISO 10993-12 come materiale biocompatibile. C'è anche il titanio, che è considerato un materiale idoneo per componenti medicali, come impianti ossei o pacemaker. Le attuali ricerche sulle leghe di titanio per uso nella tecnica medicale sono molto promettenti. Che si tratti di titanio o di zirconio, le leghe amorfe si contraddistinguono per diverse proprietà, pertanto rappresentano un particolare vantaggio per le rispettive applicazioni specifiche.

 
Quali applicazioni amorfe esistono?

Dall'orologio lifestyle alla tecnica medicale, fino alla costruzione leggera: i metalli amorfi aprono nuove opportunità di applicazione per svariati settori e industrie. Un grande e importante vantaggio è dato dalla combinazione di stampa 3D e vetri metallici. Scopritelo!

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