Il colaggio è usato in genere per produrre oggetti cavi o dalle forme complicate. La sospensione (DPS>1; volume solido 50%) di partenza viene posta

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1 Il colaggio è usato in genere per produrre oggetti cavi o dalle forme complicate. La sospensione (DPS>1; volume solido 50%) di partenza viene posta nello stampo poroso (in gesso o in resina polimerica) dove, a contatto con le pareti dello stesso, si forma uno strato consolidato per migrazione del solvente verso l esterno. Dopo un certo tempo viene rimossa la sospensione in eccesso. Per inciso, il gesso è prodotto per miscelazione di acqua e polvere per gesso (CaSO H 2 O). La porosità dello stampo deve essere aperta e di dimensione inferiore a quella della polvere ceramica. 1

2 In alcuni casi può essere applicata una pressione esterna per velocizzare il processo (pressure casting) 2

3 Il processo di formazione dello strato consolidato ( cake ) può essere studiato analiticamente come diffusione del liquido verso l esterno dello stampo. Lo spessore del cake dipende dalla pressione (capillare+eventuale pressione esterna), dalla viscosità della sospensione, dalla permeabilità dello strato consolidato (area), dal rapporto di vuoti e dalla frazione solida nella sospensione nonché dal tempo. La pressione capillare dipende dalla dimensione dei pori nello stampo e dalla tensione superficiale del liquido. 3

4 Il parametro su cui si può giocare per aumentare la produttività dello slip casting è la pressione esterna. 4

5 Il tape casting è utilizzato per produrre nastri o film. La sospensione (con DPS>1 è più fluida rispetto a quella impiegata nello slip casting) è inserita nel doctor blade (un contenitore che lascia fuoriuscire dal fondo la sospensione) per mezzo del quale è depositata nello spessore desiderato su un supporto (nastro in teflon, mylar, acetato) che passa in un essiccatore controllato. Il nastro verde viene poi raccolto e arrotolato o tagliato nelle forme desiderate. Lo spessore del nastro dipende, in modo direttamente proporzionale, dalla densità relativa tra sospensione e nastro secco, dall altezza del blade, dalla pressione del battente; in modo inversamente proporzionale dalla velocità di avanzamento del blade e dalla viscosità della sospensione. 5

6 Le sospensioni usate per il tape casting sono costituite per metà da liquido (in volume), per un terzo dalla polvere mentre il resto comprende binder e additivi. I nastri da tape casting costituiscono la base per molte applicazioni nell elettronica e nell elettrotecnica. 6

7 L estrusione è usata per produrre oggetti lunghi (barre, tubi, ecc.). La pasta (DPS 1) viene formata in un impastatore. Passa quindi in una camera sotto vuoto (dove vengono eliminate le bolle d aria formatesi durante il rimescolamento) e quindi nell estrusore vero e proprio (dove una vite la spinge verso un ugello sagomato). La pasta è in genere formata per metà (in volume) dalla polvere e per metà dal solvente (il plasticizzante e il binder corrispondono a una piccola percentuale). 7

8 All interno dell estrusore si generano pressioni in senso longitudinale e radiale. Lungo l asse di estrusione la pressione è tanto maggiore quanto più ci si avvicina all ugello. Radialmente si sviluppano gradienti di pressione come nel caso della pressatura ma anche gradienti di velocità. Gli andamenti dipendono molto dalla presenza di lubrificante e plasticizzante. All uscita dall ugello i gradienti di pressione determinano deformazioni mentre quelli di velocità possono causare delaminazione. Per questo vengono prodotti oggetti di limitato spessore o cavi. 8

9 I gradienti di pressione assiali dipendono anche dal fattore di riuzione della sezione all ugello. All uscita dall ugello i gradienti di pressione determinano deformazioni mentre quelli di velocità possono causare delaminazione. Per questo vengono prodotti oggetti di limitato spessore o oggetti cavi. 9

10 L estrusione è spesso utilizzata per produrre semilavorati in forma di dischi o cilindri da lavorare successivamente mediante stampaggio o rullatura. In questo caso l impasto è formato a contatto con uno stampo in gesso. 10

11 Lo stampaggio ad iniezione è utilizzato per componenti dalle forme complicate. La pasta opportunamente riscaldata (per rendere fluido il binder) viene iniettata nello stampo analogamente a quanto si fa nella produzione di oggetti in plastica. Gli impasti sono simili a quelli usati nel tape casting con la differenza che il binder è solido a temperatura ambiente (da cui la necessità di riscaldamento). 11