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Forno di sinterizzazione Spark Plasma Sintering (SPS) ibrido
FCT System: SPS Ibrido H-HP D25
Referenti: Failla Simone, Sangiorgi Alex
Lo Spark Plasma Sintering (SPS) è una tecnologia innovativa di sinterizzazione che utilizza impulsi di corrente continua ad alta intensità per generare un riscaldamento rapido e localizzato direttamente nel materiale. Questo meccanismo riduce significativamente i tempi di lavorazione e permette di ottenere materiali densi con microstrutture controllate, minimizzando la crescita del grano.
L’Istituto ISSMC-CNR dispone di un avanzato sistema di sinterizzazione SPS con tecnologia di riscaldamento ibrido, che integra la sinterizzazione a impulsi di corrente elettrica (FAST/SPS) con sistemi di riscaldamento a induzione. Questa combinazione consente di compensare i gradienti termici tipici del processo standard, ottimizzando l’omogeneità della temperatura e migliorando la velocità di riscaldamento.
Grazie alla tecnologia ibrida, il sistema è particolarmente adatto alla sinterizzazione di materiali con scarsa conducibilità termica e componenti di grande formato, garantendo un controllo preciso della microstruttura e limitando la crescita dei grani nei nanomateriali.
Materiali e Applicazioni
Il forno permette la lavorazione di una vasta gamma di materiali, tra cui:
- Nanomateriali con ridotto accrescimento del grano
- Ceramiche ultra-refrattarie (UHTC) come ZrB₂, HfB₂, TaB₂, HfC, WC, TaC…
- Materiali a gradiente funzionale (FGM)
- Materiali compositi e carburi innovativi
- Leghe di alluminio, rame e composti intermetallici
- Ceramiche strutturali e funzionali
Caratteristiche Tecniche
- Pressione massima applicabile: 250 kN
- Temperatura massima: 2500 °C (1400 °C in aria)
- Potenza di riscaldamento:
- FAST/SPS: 60 kW
- Induzione: 80 kW
- Tecnologia ibrida: 100 kW
- Riscaldamento fino a 1000 K/min (in base alla dimensione dell’utensile e del materiale)
- Controllo avanzato della temperatura tramite pirometri assiali/radiali e termocoppie flessibili
- Parametri di sinterizzazione programmabili con fino a 100 segmenti per ricetta
- Possibilità di operare in atmosfera controllata (Ar, N₂, He, Vuoto)
- Sistemi di raffreddamento rapido
Vantaggi della Tecnologia Ibrida
L’integrazione tra il riscaldamento a impulsi di corrente e il riscaldamento induttivo consente:
✔ Migliore omogeneità termica, riducendo i gradienti radiali di temperatura
✔ Maggiore efficienza energetica e velocità di processo
✔ Controllo ottimale della densificazione e della qualità del materiale finale
✔ Versatilità nella lavorazione di materiali avanzati
Questa tecnologia all’avanguardia colloca l’ISSMC-CNR tra i centri di ricerca più avanzati nella sinterizzazione di materiali innovativi, offrendo nuove opportunità nello sviluppo di componenti ad alte prestazioni per applicazioni industriali e scientifiche.
