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DIPIMAM
Development and implementation of a new PIM binder system using advanced methods
Responsabile: Carmen Galassi
Personale coinvolto: Davide Gardini
- Data di inizio: 01/02/2008
- Durata: 24 mesi
- Finanziamento totale: 280.000 €
- Bando: EUREKA Project – E!4212
- Coordinatore: Drago Torkar (Josef Stefan Institute, Slovenia)
- Consorzio: 2 Istituti di ricerca (JSI, CNR-ISTEC), 1 università (University of Ljubljana) e 1 azienda (Hidria AET d.o.o) da due paesi europei
- Sito web ufficiale: https://www.eurekanetwork.org/project/id/4212
Lo scopo principale del progetto DIPIMAM è migliorare la qualità della produzione delle parti in ceramica con la tecnologia di stampaggio a iniezione di polvere (PIM) presso Hidria AET, Tolmin. La variazione del processo tecnologico utilizzato in questo particolare impianto è chiamata stampaggio ad iniezione a bassa pressione (LPIM) che consiste nelle seguenti fasi: preparazione della materia prima, riempimento dello stampo, eliminazione della fase organica, sinterizzazione, lavorazione e smaltatura. Il progetto esaminerà l’impatto di una combinazione di diversi leganti sulle fasi di riempimento degli stampi e di eliminazione della fase organica (debinding). Le materie prime sono sospensioni ceramiche costituite da polveri ossidiche e non ossidiche diverse e da additivi, come i leganti. Le proprietà reologiche delle sospensioni sono di fondamentale importanza per la fase di riempimento e di eliminazione della fase organica.
Nell’ambito del progetto proposto intendiamo combinare due tecniche avanzate distinte ma tuttavia interconnesse: reti neurali artificiali (ANN) e simulazione al computer del processo di riempimento degli stampi. Entrambe saranno supportate da un ampio set di misurazioni e verificati sperimentalmente utilizzando i dati di una produzione reale. Di conseguenza, sono previsti tre risultati concreti: uno strumento migliorato per il riempimento degli stampi per lo stampaggio di barre ceramiche, una sospensione ceramica migliorata che ottimizza le fasi di riempimento e di debinding e uno strumento software basato sulle ANN per la previsione delle proprietà delle parti crude e cotte dalla composizione delle materie prime e dal sistema legante.
La verifica sperimentale verrà utilizzata per testare i risultati delle procedure descritte. Consisterà nel comportamento reologico delle diverse sospensioni delle materie prime in funzione della composizione, vale a dire il carico solido e il tipo e la quantità di additivi organici. Verrà studiata anche la combustione del legante, questo processo è estremamente critico quando il carico solido è molto elevato. Pertanto, verranno determinate le proprietà delle polveri (distribuzione granulometrica, area superficiale specifica (BET), morfologia) e l’analisi termogravimetrica (TGA) di alcune formulazioni di leganti. La dipendenza della viscosità dalla velocità di deformazione e dalla temperatura sarà studiata nelle condizioni di lavorazione cui sarà sottoposto il materiale.
Dopo la misurazione della viscosità con un viscosimetro rotatzionale, lo stampaggio ad iniezione a bassa pressione verrà eseguito sull’apparecchiatura di laboratorio in diverse condizioni. L’influenza dei parametri di processo sui difetti (vuoti, inclusioni, ringofiamenti) sarà esaminata da un sistema di ispezione a raggi X e/o ad ultrasuoni. Dopo il riempimento dello stampo verranno valutate le dimensioni e la forma del verde e verrà calcolata la variabilità dimensionale. Le parti verdi saranno trattate termicamente per eliminare la fase organica in condizioni diverse e infine verrà eseguito il processo di sinterizzazione in presenza di ossigeno. Dopo la lavorazione le parti saranno caratterizzate da misurazioni meccaniche (resistenza alla flessione) e termo-fisiche come l’analisi microstrutturale.