Realizzazione di cavità acceleranti mediante stampa 3D da filo

Metodo di realizzazione di una cavità accelerante del tipo superconduttiva o normal-conduttiva di particelle, comprendente: una fase di stampa a filo seguita da una fase di finitura sulla superficie interna di detta cavità. 

Come funziona?

L’invenzione proposta mira a risolvere un problema critico nella produzione di cavità acceleranti superconduttive per acceleratori di particelle. La tecnologia attualmente approvata per la produzione di queste cavità prevede la saldatura delle semi celle attraverso la tornitura in lastra e la saldatura a fascio elettronico in vuoto. Tuttavia, la saldatura crea discontinuità superficiali, che in presenza di alti campi acceleranti possono generare l’emissione di elettroni secondari. Questi elettroni causano riscaldamento localizzato sulla superficie e, a cascata, portano alla perdita delle prestazioni superconduttive, un fenomeno che compromette l’efficacia delle cavità.

Per superare queste problematiche, l’invenzione propone un’innovativa tecnica di produzione delle cavità acceleranti senza l’uso di saldature, utilizzando la stampa a filo combinata con un braccio meccanico robotizzato. Il braccio meccanico è fondamentale per la finitura e per la lavorazione accurata delle superfici interne ed esterne della cavità, riducendo ulteriormente la possibilità di difetti. Questa nuova metodologia consente la realizzazione di cavità acceleranti a singolo materiale o a multimateriale, sfruttando la stampa a filo per la creazione del componente. Il processo consente anche la finitura interna ed esterna della cavità tramite lavorazione per asportazione di materiale durante la fase di costruzione. Tale approccio può essere eseguito sia in ambienti inertizzati a pressione atmosferica sia in condizioni di vuoto. 

Applicazioni

• Fisica delle particelle; 
• Produzione di dispositivi per la fusione nucleare; 
• Applicazioni mediche come la risonanza magnetica.

Vantaggi

• Eliminazione delle saldature;
• Finitura superficiale migliorata;
• Possibilità di creazione di cavità più grandi;
• Multimateriale;
• Produzione in vuoto;
• Sostituzione della tecnica tradizionale.