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Alfatestlab

POLVERI METALLICHE: CONTROLLO QUALITÀ PER LA STAMPA ADDITIVA

Le polveri metalliche per la stampa additiva devono rispettare alcune caratteristiche per garantire la qualità e le specifiche del pezzo stampato, particolarmente quando utilizzate in processi che prevedono la fusione in letto di polvere (Powder Bed Fusion) sia mediante sinterizzazione selettiva al laser (Selective Laser Sintering o Selective Laser Melting) o con fascio di elettroni (Electron Beam Melting).

Le caratteristiche essenziali di una polvere metallica per stampa additiva sono le seguenti, e andrebbero verificate per ogni lotto in modo da garantire una qualità costante dei prodotti stampati:

• La composizione chimica con un basso livello di ossidazione, in particolare per leghe di titanio o a base di nichel

• La distribuzione granulometrica adattata sia al processo che alle esigenze operative e di finitura

• La morfologia delle polveri, ovvero particelle di polvere il più possibile sferiche, senza aggregati o satelliti

Le polveri metalliche possono risultare costose, pertanto nei processi di Powder Bed Fusion, vengono di solito riciclate più volte, effettuando diversi cicli produttivi con lo stesso lotto o aggiungendo una porzione di polvere vergine. Il riutilizzo continuo della polvere modifica le sue caratteristiche e può influire sulla qualità costruttiva, con conseguenti potenziali difetti nella parte prodotta ed eventuali fragilità, introducendo un grave rischio per la sicurezza a seconda dell’uso finale della parte stessa. In termini pratici, la densità di impaccamento della polvere deve risultare sufficientemente elevata per evitare la formazione di spazi vuoti, mentre per garantire un componente uniforme, la polvere metallica deve scorrere migliaia di volte in maniera consistente e coerente sulla piattaforma di costruzione. Queste due proprietà, densità di impaccamento e scorrimento della polvere, sono controllate dalla dimensione e dalla forma delle particelle

In Alfatestlab usiamo una tecnologia dedicata che fornisce la granulometria in volume e in numero della polvere, oltre a numerosi parametri morfologici come la circolarità, l’elongazione, la convessità, ideali per quantificare l’irregolarità della forma delle particelle. Rispetto alla classica microscopia elettronica a scansione il numero di particelle misurate automaticamente è estremamente elevato (fino a

100.000), rendendo l’analisi statisticamente rappresentativa. A titolo di esempio riportiamo in figura 1 la percentuale in numero e in volume di particelle sferiche e aggregati misurati su 10 lotti di polvere di una lega di AlSi10Mg prodotte con lo stesso processo di atomizzazione a gas. Il nostro cliente ha fissato i limiti di accettabilità in termini di sfericità delle particelle e presenza di satelliti. Con una singola misura della polvere possiamo fornire la percentuale per ogni lotto di particelle altamente sferiche, che secondo specifiche indicate non deve scendere al di sotto del 50% per un lotto vergine, e la percentuale di particelle con satelliti che non deve superare il 40% in numero di particelle (i limiti sono fissati rispettivamente a 30% e 50% in volume).

Nell’esempio fornito abbiamo introdotto n.1 lotto processato più volte, il lotto n.5, per valutare la capacità della tecnica di rilevare le differenze rispetto ai lotti di polvere vergine. Le percentuali di particelle altamente sferiche e di particelle con satelliti appaiono immediatamente fuori specifiche quando valutate in numero (figura 1 - sinistra).

L’analisi effettuata su ciascun lotto permette di rivelare qualsiasi deviazione o alterazione della qualità della materia prima. L’analisi in volume di particelle, equivalente a quella fornita dalla granulometria laser, consente di controllare le caratteristiche della polvere ma è meno sensibile alle variazioni tra lotti. In conclusione, controllando la morfologia oltre alla granulometria delle particelle, è possibile garantire una qualità costante tra i lotti di polvere, e controllare la variazione dei parametri di controllo ciclo dopo ciclo in modo da aggiungere solo la quantità richiesta di polvere vergine per rientrare in specifica.

Alfatestlab fornisce un servizio di analisi express con consegna dei risultati entro 24 o 48 ore dalla consegna della polvere presso il nostro laboratorio di Cernusco sul Naviglio (MI). Per maggiori informazioni contattateci scrivendoci a info@alfatestlab.com