Pur essendo la categoria di materiali con il maggior potenziale tecnologico nel metal replacement, le plastiche non sono sempre la soluzione più adatta. Ciò non significa che i metalli, in alcune nicchie particolari, siano destinati a non avere antagonisti. Nella strumentazione chirurgica, per esempio, il metallo liquido rappresenta una valida alternativa. Per esempio, appunto, perché i campi di impiego di questo materiale sono davvero molti, e spaziano dall’aerospaziale all’automotive, dallo sport e tempo libero all’elettronica e oltre.
Che cos’è il metallo liquido
I metalli liquidi sono molto diversi dalla maggior parte dei metalli. Sono talmente diversi che sono stati classificati metalli amorfi o vetri metallici. Chiariamo subito che, seppure chiamati liquidi, questi materiali – di fatto leghe metalliche – sono solidi a temperatura ambiente: la definizione, infatti, è riconducibile alla loro struttura molecolare che, a differenza dei metalli, non è cristallina ma amorfa. Questo significa che gli atomi che li costituiscono non si dispongono secondo geometrie regolari e ricorrenti, ma in modo disordinato e casuale – amorfo – esattamente come le molecole dei liquidi e dei metalli fusi.
Per ottenere una struttura amorfa è necessario fondere il metallo e quindi raffreddarlo in modo ultrarapido, facendogli subire uno sbalzo termico che può arrivare fino a 1.000 gradi centigradi in una manciata di secondi, similmente a quanto accade alla lava vulcanica. Come in ogni liquido, nel metallo fuso gli atomi si muovono in modo casuale e non hanno un ordine né a lungo né a corto raggio; il repentino e veloce raffreddamento causa un “congelamento” degli atomi nella loro posizione di disordine, dal momento che non hanno avuto il tempo per disporsi secondo un reticolo cristallino.
In questo modo, nel 1959, al California Institute of Technology (CalTech) è stata realizzata – per la prima volta – una sottile lamina in metallo liquido. Oggi, grazie al lavoro, prima dei ricercatori del CalTech in collaborazione con quelli della NASA e del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, e poi del team di Liquidmetal Technologies (che detiene la proprietà intellettuale del metallo liquido e la salvaguarda con oltre 70 brevetti), è stata sviluppata una famiglia di leghe capaci di mantenere la struttura amorfa anche senza la necessità di un raffreddamento ultrarapido, e con cui è possibile realizzare manufatti di un discreto spessore.
Le proprietà dei metalli liquidi
Le leghe di Liquidmetal Technologies offrono proprietà meccaniche superiori a molti altri materiali tecnici (leggi l’approfondimento pubblicato su Plastix). Rispetto alle leghe metalliche cristalline, il metallo liquido è molto più resistente alla deformazione permanente da impatto e tre volte più elastico o resiliente. La sua grande elasticità è stata dimostrata attraverso un semplice esperimento (guarda il video).
Come si lavora il metallo liquido
Dal 2015, grazie alla tecnologia nata dopo tre anni di collaborazione tra Engel Austria e Liquidmetal Technologies, il metallo liquido può essere trasformato mediante stampaggio a iniezione, e quindi facilmente implementato in lavorazioni di serie per la produzione di manufatti che non richiedono trattamenti di post-produzione minimi. Si veda un esempio nel video.
Altra informazione interessante, il tempo di ciclo ha una durata di pochi minuti, rendendo così la tecnologia altamente competitiva rispetto allo stampaggio a iniezione di metalli (MIM), alle lavorazioni con macchine a controllo numerico (CNC) e alle altre tecniche tradizionali per la lavorazione dei metalli.
