Stampare in 3D il carburo di tungsteno: la svolta che arriva dal Giappone
La stampa 3D del carburo di tungsteno sembrava fino a poco tempo fa un traguardo lontanissimo. Parliamo di uno dei materiali più duri sulla faccia della Terra, usato ovunque serva resistenza estrema all’usura: utensili da taglio, punte per perforazione, strumenti da costruzione. Il problema è che produrlo costa tantissimo, spreca materie prime pregiate e richiede processi ad alta pressione tutt’altro che efficienti. Un gruppo di ricercatori della Hiroshima University, in collaborazione con la Mitsubishi Materials, ha però trovato una strada nuova. E piuttosto elegante, a dire il vero.
Lo studio, pubblicato sull’International Journal of Refractory Metals and Hard Materials (numero di aprile 2026), descrive un metodo di produzione additiva che sfrutta una tecnica chiamata irradiazione laser a filo caldo. Il concetto di fondo è semplice da capire, anche se la realizzazione è tutt’altro che banale: invece di fondere completamente i metalli, li si ammorbidisce. Questo consente di depositare il carburo di tungsteno e cobalto (la sigla tecnica è WC-Co) esattamente dove serve, senza gli sprechi enormi tipici della metallurgia tradizionale delle polveri.
Come funziona il processo e perché cambia le regole del gioco
Nel metodo convenzionale, le polveri di tungsteno e cobalto vengono compresse ad alta pressione e poi riscaldate in forni di sinterizzazione. Funziona, certo, ma il rendimento rispetto alla quantità di materia prima impiegata lascia parecchio a desiderare. Il team giapponese ha testato due strategie diverse. In una, la barra di carburo cementato guida la direzione di fabbricazione mentre il laser colpisce direttamente la sua parte superiore. Nell’altra, è il laser a guidare il processo, dirigendo l’energia tra la base della barra e il materiale di supporto in ferro.
Nessuna delle due strade è perfetta al primo tentativo. La tecnica con la barra in testa ha causato una decomposizione del WC nella parte alta della struttura, creando difetti. Quella guidata dal laser, invece, faceva fatica a mantenere la durezza necessaria. La soluzione? L’introduzione di uno strato intermedio in lega di nichel, combinato con un controllo molto preciso delle temperature. Sopra il punto di fusione del cobalto, sotto la soglia di crescita dei grani. Un equilibrio sottile, ma che ha funzionato.
Risultati concreti e prospettive future
I campioni prodotti hanno raggiunto una durezza superiore ai 1400 HV, un valore che colloca il materiale appena sotto diamante e zaffiro nella scala dei materiali più resistenti usati nell’industria. E soprattutto, senza difetti strutturali rilevanti. Non è poco, considerando che si parla di un processo di stampa 3D e non di una lavorazione tradizionale consolidata da decenni.
Come ha spiegato Keita Marumoto, professore assistente a Hiroshima, l’approccio di formare materiali metallici ammorbidendoli anziché fondendoli completamente rappresenta qualcosa di genuinamente nuovo. E non si applica solo ai carburi cementati: potenzialmente, la stessa logica potrebbe estendersi ad altri materiali difficili da lavorare.
I prossimi passi riguardano la riduzione delle cricche durante la fabbricazione e la possibilità di creare forme più complesse. L’obiettivo dichiarato è arrivare a stampare in 3D utensili da taglio funzionali, riducendo drasticamente lo spreco di tungsteno e cobalto. Due risorse costose, strategiche e sempre più difficili da reperire. Insomma, la stampa 3D del carburo di tungsteno non è ancora pronta per la produzione di massa, ma il punto di partenza è solido. E le implicazioni industriali sono enormi.
