28 giugno 2022

Come funziona la stampa 3D del metallo?

Quando si parla di produzione additiva o di stratificazione nel 2022, vengono sempre in mente la tecnologia 3D e la stampa 3D in metallo. Sebbene la stampa in metallo in 3D fosse ancora agli albori solo pochi anni fa, oggi è una delle tecnologie industriali in più rapida crescita e con i maggiori investimenti.

In questo post affronteremo alcune delle domande più comuni sulla fabbricazione di metalli in 3D: cos'è, quali sono i vantaggi del suo utilizzo, come funziona, le tecnologie che ne sono alla base e altro ancora.

Stampa 3D del metallo: di cosa si tratta?

La stampa 3D in metallo è un termine generale utilizzato per descrivere diverse forme di stratificazione e di produzione additiva tecnologie. Nella sua forma più semplice, la stampa 3D in metallo prevede l'uso di qualsiasi tecnologia per creare componenti e oggetti in metallo mediante sinterizzazione, fusione e saldatura di materiale metallico strato per strato.

Oggi, grazie ai continui progressi della tecnologia di stampa 3D in metallo, alcuni oggetti stampati in metallo 3D sono altrettanto precisi e hanno lo stesso aspetto delle parti lavorate convenzionalmente.

Sono disponibili diverse tecnologie di stampa 3D in metallo per creare un un'ampia varietà di componenti e oggetti metallici stampati in 3D. Mentre la stampa dei metalli è utilizzata principalmente nell'industria aerospaziale e ingegneristica, la tecnologia di stampa 3D si sta rapidamente diffondendo.

Sia che vengano implementate come tecnologie esclusive nella produzione di componenti metallici, sia che vengano introdotte insieme ad altre tecnologie in una catena di fornitura esistente, la tecnologia 3D per la produzione di metalli continua a evolversi e a migliorare.

Perché utilizzare la stampa 3D in metallo?

Per molto tempo, la lavorazione meccanica è stata uno degli unici metodi disponibili per la produzione di metalli. Mentre CNC Le macchine sono in grado di realizzare una varietà quasi infinita di componenti e parti in metallo, mentre la stampa 3D può essere utilizzata per creare una varietà ancora più ampia di componenti con dettagli maggiori e forme complesse.

Questo è il principale vantaggio della stampa 3D in metallo: le forme e gli oggetti complessi che si possono creare sono pressoché illimitati. Tuttavia, questi non sono gli unici vantaggi della stampa 3D. Tra gli ulteriori vantaggi della stampa 3D del metallo vi sono:

• Produzione più rapida di forme e dettagli complessi
• Risparmiare tempo e denaro stampando in 3D in catena di montaggio
• In grado di creare prodotti più leggeri senza sacrificare la resistenza
• Più conveniente rispetto ai metodi di produzione convenzionali
• Scarti di materiale quasi nulli a seconda del processo utilizzato

In altre parole, la stampa in 3D funziona benissimo ed è consigliata per la produzione di componenti e parti metalliche intricate e molto dettagliate. Tuttavia, i suoi impieghi si ampliano di giorno in giorno con i progressi della tecnologia di stampa 3D in metallo.

Diamo quindi un'occhiata più da vicino a come funziona esattamente la stampa di componenti metallici in 3D.

Come funziona la produzione di metalli in 3D?

Esistono molti metodi diversi per la produzione di metallo in 3D. Sebbene ogni metodo e tecnologia abbia molto in comune con l'altro, ci sono alcune differenze che stabiliscono con quali materiali possono o non possono lavorare. Ecco una rapida panoramica dei diversi tipi di stampa 3D in metallo utilizzati oggi:

Sinterizzazione laser di metalli diretti (DMLS)

Il DMLS è il metodo più comune di produzione 3D dei metalli. Con questo metodo, un laser viene utilizzato per sinterizzare la polvere di lega strato per strato per formare un oggetto. I singoli strati vengono creati mentre il laser viene puntato su un letto di polvere e guidato da un file CAD (progettazione assistita da computer). Una volta completata la creazione di uno strato, la stampante distribuisce altra polvere e il processo viene ripetuto. Attraverso questo processo di stratificazione e ripetizione, viene creato il componente metallico. Il processo digitale elimina la necessità di stampi fisici ed è esemplare nella produzione di componenti metallici complessi e di alta qualità. Il DMLS è utilizzato nella produzione di parti meccaniche finite, strumenti e dispositivi medici, utensili e altro ancora.

Fusione laser selettiva (SLM)

Come dice il nome, la SLM fonde il materiale e la stampa avviene in una camera a gas inerte. Durante il processo, un laser fonde e combina insieme le polveri metalliche. Una volta completato uno strato, viene aggiunto un nuovo strato di polvere metallica e inizia il ciclo di stampa successivo. In genere, i prodotti stampati con SLM offrono maggiori proprietà di resistenza, in quanto presentano pochi o nessun vuoto nella struttura. In questo modo, i prodotti stampati con SLM in 3D hanno quasi gli stessi parametri dei prodotti stampati con SLM. in metallo e sono comunemente utilizzati nella costruzione di strutture complesse.

Fusione a fascio di elettroni (EBM)

L'EBM è simile all'SLM, ma viene utilizzato un fascio di elettroni anziché un laser. In questo processo, un fascio di elettroni ad alta energia fonde il metallo in polvere. Il fascio produce un getto di elettroni, guidato da un campo magnetico. Strato dopo strato il metallo in polvere viene fuso insieme per creare un oggetto con le specifiche stabilite dal software CAD. Il processo si svolge in una camera a vuoto per proteggere dall'ossidazione che può antagonizzare i materiali altamente reattivi. L'EBM è più veloce e più preciso dei metodi di stampa laser e viene utilizzato in settori quali l'aerospaziale, la difesa e la medicina.

Il futuro della produzione 3D e a strati

Sebbene le tecnologie di cui sopra rimangano prevalenti nella produzione 3D, vi sono altre tecnologie quali sinterizzazione laser selettiva (SLS), getto di legante, e deposizione laser. Come le forme di stampa sopra citate, queste ulteriori tecnologie utilizzano materiali diversi e hanno processi unici. Il mercato della stampa 3D è in costante crescita e le nuove tecnologie consentono di stampare i metalli più velocemente. Deposizione supersonica di particelle (SPD) o spray freddo (CS) ne è un esempio chiave. Con questo processo, particelle di dimensioni micrometriche di un metallo o di una lega vengono accelerate attraverso una pistola a spruzzo utilizzando un gas riscaldato ad alta pressione, come l'elio o l'azoto. Le particelle escono a velocità supersonica e si legano ai materiali sottostanti. 

Tuttavia, a differenza di altri processi di spruzzatura a freddo, anziché utilizzare il calore per fondere le polveri metalliche, SPEE3D ha sviluppato la "Deposizione 3D Supersonica" (SP3D). Questo è il nome dato al processo brevettato in cui un ugello a razzo accelera l'aria fino a tre volte la velocità del suono, nella quale polvere di metallo viene iniettato e poi depositato su un substrato manovrato da un braccio robotico a sei assi. In questo processo, la pura energia cinetica delle particelle che si urtano tra loro fa sì che le polveri si leghino tra loro, formando un pezzo ad alta densità con proprietà metallurgiche superiori a quelle della colata. Ciò significa che la tecnologia SP3D è consentendo una stampa del metallo più veloce che maifino a 1000 volte più veloce rispetto ai metodi tradizionali di produzione additiva del metallo.

Per riassumere

Come spiegato in precedenza, la stampa 3D in metallo è un termine utilizzato per descrivere varie forme di stratificazione e tecnologie di produzione additiva. Nella sua forma più semplice, la stampa 3D in metallo prevede la creazione di componenti e oggetti metallici mediante sinterizzazione, fusione e saldatura di materiale metallico strato per strato. Alcune differenze tra i vari metodi e tecnologie stabiliscono con quali materiali possono o non possono lavorare. Sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS) utilizza un laser per sinterizzare la polvere di lega strato per strato per formare un oggetto, mentre fusione laser selettiva (SLM) fonde e salda insieme le particelle di polvere. Fusione a fascio di elettroni (EBM) è simile alla SLM, ma viene utilizzato un fascio di elettroni anziché un laser. Guardando al futuro della stampa 3D di metalli, tecnologie come quella di SPEE3D spray freddo Le tecnologie SP3D stanno innovando la produzione additiva, consentendo di produrre parti metalliche più velocemente che mai.

Come possiamo aiutarvi

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