Fusione a letto di polvere
Il processo si basa sulla fusione locale e selettiva di un letto di polvere steso in uno strato sottile. L'apporto di energia avviene tipicamente tramite un raggio laser o un fascio di elettroni. Solo le aree che fanno parte del componente vengono solidificate; la polvere circostante rimane sciolta e funge da materiale di supporto.
Dopo la solidificazione, viene applicato un nuovo strato di polvere. Questo ciclo si ripete fino a quando il componente tridimensionale non è completamente costruito. La geometria deriva direttamente da un modello digitale 3D (dati CAD, suddivisi in strati).
La fusione a letto di polvere viene utilizzata principalmente per metalli e materie plastiche. I materiali metallici tipici sono leghe a base di alluminio, acciaio, titanio e nichel; per le materie plastiche vengono spesso utilizzate le poliammidi.
Una caratteristica fondamentale della qualità è il letto di polvere stesso. La dimensione delle particelle, la loro forma, la distribuzione granulometrica e la fluidità determinano la qualità dello strato. Solo un letto di polvere omogeneo e distribuito uniformemente consente di ottenere caratteristiche dei componenti riproducibili.
Anche la concentrazione di ossigeno nella camera di costruzione è determinante. Le polveri metalliche reagiscono molto rapidamente con l'ossigeno alle alte temperature. Per questo motivo, la fusione a letto di polvere viene solitamente eseguita in atmosfera di gas inerte o in camere di processo inertizzate.
La densità e la resistenza dei componenti dipendono fortemente dall'apporto energetico locale. Un parametro semplificato è la densità energetica volumetrica
Ev = P/(v⋅h⋅t)
- P è la potenza del fascio
- V è la velocità di scansione
- H è la distanza tra le tracce
- T è lo spessore dello strato.
La fusione a letto di polvere pone requisiti elevati per la preparazione della polvere. Le polveri devono essere asciutte, omogenee, a flusso libero e riproducibili. L'invecchiamento, l'agglomerazione e l'ossidazione compromettono la stabilità del processo e la qualità dei componenti.
La preparazione della polvere, la bagnatura della polvere, l'essiccazione e l'inertizzazione sono quindi strettamente legate alla fusione a letto di polvere. Esse influenzano direttamente la qualità dei componenti ottenibili e l'economicità del processo.