I ricercatori dell’École Polytechnique FĂ©dĂ©rale (EPFL) di Losanna hanno risolto un annoso dibattito sui processi di produzione additiva laser con un approccio pionieristico al rilevamento dei difetti.
Il progresso della produzione additiva laser – che prevede la stampa 3D di oggetti metallici utilizzando polveri e laser – è ostacolato da difetti imprevisti.
I metodi di monitoraggio tradizionali, come la termografia e gli algoritmi di apprendimento automatico, hanno mostrato limiti significativi.
Che cosa succederebbe se fosse possibile rilevare i difetti in tempo reale in base alle differenze nel suono che la stampante emette durante il processo?
Questo metodo è sempre stato considerato inaffidabile, ma ora i ricercatori dell’École Polytechnique FĂ©dĂ©rale de Lausanne (EPFL), in Svizzera, ne hanno dimostrato l’efficacia.
Gli scienziati si sono concentrati sul monitoraggio della qualitĂ dei prodotti realizzati tramite Laser Powder Bed Fusion (LPBF) che utilizza un laser ad alta intensitĂ per fondere meticolosamente minuscole polveri metalliche, creando strato su strato per produrre elementi metallici 3D dettagliati.
Il LPBF può essere visto come la versione metallica di una stampante 3D convenzionale. Invece della plastica fusa, utilizza uno strato sottile di polvere metallica microscopica, la cui dimensione può variare dallo spessore di un capello umano a un sottile granello di sale (15-100 μm).
La tecnica consente di realizzare parti complesse su misura come strutture reticolari o geometrie distinte, con un eccesso minimo, ma quando la polvere metallica fusa scava più in profondità del previsto, può creare sacche di porosità , che culminano in difetti strutturali nel prodotto finale.
In una joint venture con l’Istituto Paul Scherrer (PSI) e i Laboratori federali svizzeri per la scienza e la tecnologia dei materiali (Empa), il team dell’EPFL ha formulato un progetto sperimentale che combina esperimenti di imaging a raggi X con misurazioni delle emissioni acustiche.
Gli esperimenti sono stati condotti presso la linea di luce TOMCAT della Swiss Light Source al PSI, con la stampante miniaturizzata LPBF sviluppata dal gruppo di ricerca.
L’integrazione con un microfono ultrasensibile, posizionato all’interno della camera di stampa, ha individuato cambiamenti distinti nel segnale acustico durante le transizioni di regime, identificando così direttamente i difetti durante la produzione.
L’Empa ha introdotto una tecnica di filtraggio adattivo che consente di discernere, con una chiarezza senza precedenti, il rapporto tra i difetti e la firma acustica che li accompagna.
Foto cortesia 2023 EPFL / Titouan Veuillet – CC-BY-SA 4.0
