Installato ai LNGS il primo atomizzatore ultrasonico compatto in Italia

L’AQUILA – Il reparto di Progettazione Meccanica dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’INFN si è recentemente dotato di ATO Lab +, una macchina compatta per la polverizzazione di materiali metallici che consente di produrre, attraverso una tecnologia a ultrasuoni, particelle sferiche con un diametro compreso tra i 20 e i 100 milionesimi di metro. Si tratta del primo strumento di questo genere installato in Italia e all’interno di un Laboratorio INFN, dedicato alle attività di Ricerca e Sviluppo (R&D).

La struttura estremamente compatta dello strumento ne consente l’utilizzo anche in ambienti ridotti: grazie a questa caratteristica i LNGS potranno produrre autonomamente la materia prima con cui poi verranno realizzati componenti e assiemi complessi per rivelatori e acceleratori di particelle attraverso l’utilizzo delle macchine dedicate all’Additive Manufacturing metallico presenti ai LNGS. L’unicità di questa condizione consiste nella possibilità di produrre materiale che non è sempre possibile reperire nel mercato. Infatti, una delle richieste più stringenti per gli esperimenti presenti ai LNGS riguarda la radiopurezza dei componenti che andranno a costituire i rivelatori. Non essendo possibile acquistare polveri metalliche con queste caratteristiche il reparto di Progettazione Meccanica dei LNGS potrà generarle autonomamente. Questa dotazione unica che permette lo sviluppo di componenti innovative ha suscitato l’interesse anche di altri laboratori di Ricerca e Università che hanno stretto collaborazioni con i LNGS.

Il processo di polverizzazione si basa su un sistema che, partendo da barrette o fili di materiale metallico, ad esempio titanio, alluminio e rame o da una vasta gamma di leghe, come l’acciaio, è in grado di trasformarle in polvere. Nello specifico, una torcia fonde il materiale metallico generando delle goccioline che vengono convogliate in una camera a temperatura più a bassa. Le goccioline solidificano, diventando dei grani. Nell’ultimo passaggio del processo i grani prodotti vengono separati ulteriormente a ultrasuoni e si ottengono delle polveri metalliche che vengono successivamente utilizzate nella produzione additiva metallica attraverso la tecnologia Selective Laser Melting, già presente nei Laboratori del Gran Sasso. Tale tecnologia additiva utilizza un fascio laser ad elevata potenza per fondere un letto di polvere metallico e per produrre l’oggetto che si vuole realizzare strato dopo strato.

In questi giorni si è proceduto allo start up della macchina; nei prossimi mesi, grazie a una collaborazione con il Laboratori di Canfranc (Spagna) si inizierà la produzione di polvere di rame radiopura, derivante dall’atomizzazione di materiale selezionato in rame per i primi test sulla funzionalità del processo.

L’atomizzatore è stato acquistato all’interno di un progetto ideato due anni fa da Donato Orlandi, responsabile del Servizio di Meccanica dei LNGS in collaborazione con il Ministero federale per l’istruzione e la ricerca tedesco (BMBF), nella figura di Marc Schumann, Università di Friburgo.