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Uno studio mostra che la polvere di titanio AM può essere riutilizzata fino a 30 volte nell’EBM

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In uno studio recentemente pubblicato da un team di ricercatori dell’Università di Washington, la porosità risultante dalla fusione del fascio di elettroni e fusione del letto di polvere (PBF-EB) AM di Ti6Al4V è stata caratterizzata su una serie di 30 cicli di costruzione (costituiti da ~ 480 h tempo di costruzione cumulativo) utilizzando la tomografia computerizzata (TC) a raggi X. Lo studio ha dimostrato che la polvere AM può essere riutilizzata fino a 30 volte senza un aumento significativo della porosità.

Il riutilizzo delle polveri è diventato una questione centrale nel tentativo di industrializzare la produzione additiva (AM) dei metalli. Inoltre, la porosità di costruzione è una preoccupazione fondamentale per l’affidabilità dei componenti e la tolleranza ai danni del metallo. Tuttavia, i contributi del riutilizzo della polvere alla porosità del metallo hanno ricevuto un’attenzione molto limitata.

Lo studio ha esaminato la frazione volumetrica dei pori (cioè la porosità), nonché la dimensione, la
forma e la distribuzione spaziale dei pori. I pori più diffusi identificati sono stati: quelli originati dalla polvere atomizzata con gas e quelli causati dalla fusione incompleta del bagno di fusione. Sebbene vi sia stata una minore riduzione nella distribuzione delle dimensioni dei pori con il riutilizzo della polvere, la porosità volumetrica media complessiva è stata di 0,10 ± 0,02% e non vi è stato alcun cambiamento significativo con l’aumento del riutilizzo.

Mappe di densità dei pori all’interno dei campioni cilindrici per il metallo di (a) b1, (b) b10, (c) b20 e (d) b30, rispettivamente.

Inoltre, è stata trovata una relazione inversa tra diametro dei pori e sfericità, con pori grandi che presentano una maggiore concentrazione di stress efficace. Mentre la massima densità dei pori si trovava nella transizione tra i fasci di contorno e di fusione, approssimativamente 0,5–1,0 mm adiacente alla superficie
delle parti, i pori più grandi si trovavano all’interno della regione di tratteggio interna.

Quindi, nonostante la progressiva deformazione delle particelle e un aumento dell’ossidazione, non vi era alcun cambiamento percepibile nella porosità del metallo con il riutilizzo della polvere in PBF-EB AM di Ti6Al4V. Mentre i requisiti esatti di qualità e porosità della polvere variano in modo significativo a seconda delle applicazioni specifiche, con applicazioni mediche e aerospaziali che spesso implementano normative molto severe, la verità è che non c’è ancora molta letteratura sulla qualità della polvere dopo il riutilizzo e l’ipotesi generale che non possa essere rifusi e riutilizzati più volte a volte appare dogmatico piuttosto che basato su fatti provati.

Il riutilizzo delle polveri AM, in particolare le polveri altamente sferiche necessarie per i processi PBF, sarebbe un elemento chiave per ridurre i costi complessivi delle parti man mano che l’industria AM passa alla produzione in serie.

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Research 2021
Metal AM Market Opportunities and Trends

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Davide Sher

Sono un giornalista professionista iscritto all'ODG dal 2002 e mi sono sempre occupato di comunicazione trade. Per 10 anni ho redatto una testata dedicata al mercato dei videogiochi e successivamente ho partecipato alla creazione del primo iPad magazine dedicato all'elettronica di consumo. Dal 2012, mi occupo esclusivamente di stampa 3D/manifattura additiva, che vedo come la più affascinante e reale delle tecnologie oggi agli albori ma che plasmeranno il nostro futuro. Ho fondato Replicatore.it nel 2013 e ho scritto come blogger per diversi siti internazionali. Nel 2016 ho fondato la mia società 3dpbm (www.3dpbm.com), con base a Londra, che offre servizi di supporto alle aziende che vogliono comunicare, sia in Italia che nel mondo, i loro prodotti legati alla manifattura additiva. Oggi pubblichiamo diverse testate internazionali tra cui 3D Printing Media Network (il nostro sito editoriale internazionale), 3D Printing Business Directory (la più grande directory al mondo di aziende legate alla stampa 3D), Replicatore.it, Replicador.es e 3D Printing Media Network Chinese Version.

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