Due tecnologie additive “di nicchia”

In questo articolo verranno trattati due processi di additive manufacturing per i materiali metallici un po’ di nicchia rispetto ai più “conosciuti”: il 3D Printing e l’EBAM. In particolare, il primo, rispetto al secondo, comincia a essere più maturo e consolidato con prospettive sicuramente promettenti.

Il processo di 3DP è stato sviluppato e brevettato dal Prof. E. Sachs del MIT di Boston e concesso in licenza in funzione del materiale a cinque realtà. Di queste, solo tre hanno effettivamente sviluppato delle macchine. Nello specifico:
• Metalli: ExOne
• Polimeri: Voxel Jet
• Ceramica: 3D Systems ed ExOne

Figura 1 – Schematizzazione del processo di 3 Dimensional Printing. Si noti la presenza di un letto di polvere sul quale viene depositato il collante, che formerà i canali nei quali si andrà ad inserire, attraverso il fenomeno della capillarità, l’infiltrante.

Il processo additive di ExOne per il metallo

Il 3 Dimensional Printing di ExOne si basa fondamentalmente sulla deposizione di un collante (non troppo, altrimenti affonderebbe lo strato) su di un letto di polveri metalliche: dopo aver depositato il primo strato di colla (che aggrega le particelle metalliche) vi è il passaggio di una sorgente di calore per compattare ancora di più le polveri. Finito tutto il processo di deposizione, si passa poi ad un trattamento termico in forno (la parte più critica dell’intero processo, in quanto non è facile impostare i giusti parametri). Si pone il pezzo sulla piattaforma del forno, si versano su di esso delle polveri ceramiche per avere una compressione idrostatica, si riscalda il pezzo per far evacuare il collante, che lascerà degli interstizi, dentro i quali si realizzerà la successiva infiltrazione (sempre in forno e sottovuoto) di una lega basso-fondente, solitamente il bronzo, attraverso un processo di capillarità.

Il 3DP necessita di particelle di forma sferica, ma non necessariamente fini quanto quelle utilizzate nelle tecnologie a letto di polvere. Lavorando, inoltre, a temperatura ambiente la costruzione del pezzo non necessita di supporti (non vi sono problemi di ritiro), a meno di problematiche di superfici aggettanti. In ogni caso, si cerca di orientare il pezzo in modo che sia autosupportante, vista la difficoltà nel prevedere, per via del processo, delle strutture di supporto.

Il pezzo realizzato viene utilizzato come prototipo, quindi non è necessario essere precisi con le tolleranze dimensionali.

Le polveri utilizzate sono:
• acciaio inossidabile 316 e 420;
• acciaio 17-4 PH;
• Inconel 625 e 718;
• lcciai per utensili;
• Leghe di tungsteno.

L’infiltrante utilizzato è il bronzo.

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