Development of a thermal model for SPS modified for the production of bioimplants

La tesi verte sulla misura della temperatura applicata a un processo industriale di sinterizzazione denominato Spark Plasma Sintering (SPS). L’SPS è un processo che consente di sinterizzare una polvere per ottenere materiali con micromorfologia e proprietà meccaniche particolari. L’attività di ricerca ha come scopo ultimo la produzione di impianti ortopedici temporanei, bioassorbibili, realizzati in magnesio e dotati di una struttura porosa predeterminata affinché le loro proprietà meccaniche siano funzionali a uno specifico sito di impianto. Per ottenere una densità e una micromorfologia adatte, è necessario che la polvere di magnesio sia trattata entro intervalli di temperatura ristretti, ma i vincoli geometrici dello stampo di sinterizzazione e la suscettibilità del sistema rispetto all’introduzione di corpi termicamente conduttivi non consentono l’uso diretto dei sensori di temperatura convenzionali. Per questo si è sviluppato e validato un modello fisico del sistema che consente di controllare il processo in modo accurato facendo uso solamente di misure di prossimità. Il modello sviluppato è stato sfruttato per sviluppare e confrontare soluzioni innovative per il processo di sinterizzazione. La tesi descrive infatti una configurazione innovativa per il processo, che fa uso di uno stampo di allumina in sostituzione di quello convenzionale di grafite, e questa configurazione garantisce un maggiore controllo delle proprietà finali del materiale perché permette di conoscere meglio la distribuzione di temperatura nello stampo.