Caratterizzazione dei bulloni stampati in 3D basati sulla correlazione di immagini digitali e termografia a infrarossi

Cina: analisi di bulloni stampati in 3D

Ricercatori cinesi hanno studiato metodi più precisi per creare bulloni, illustrando in dettaglio i loro risultati nella recente ” Caratterizzazione dei bulloni stampati in 3D basati sulla correlazione di immagini digitali e termografia a infrarossi “.

Riconoscendo i vantaggi della stampa 3D per molti settori, gli autori, Xiaowei Feng e Fei Xue, elencano la “pletora di vantaggi”, dal potenziale di ridurre la necessità di linee di assemblaggio a meno tempo richiesto per lo sviluppo e la produzione e la capacità di personalizzare geometrie più complesse che in passato potrebbero non essere state possibili.

Mentre sono state condotte pochissime ricerche sulla stampa di bulloni, Feng e Xue sono stati motivati ​​a iniziare questo studio a causa della quantità di progressi compiuti con la stampa 3D in metallo, specialmente in applicazioni come l’ aerospaziale e la medicina .

“Oggi, alcuni importanti materiali di ingegneria come acciaio, alluminio e titanio, possono essere stampati in 3D come parti metalliche completamente dense con proprietà eccezionali”, hanno spiegato i ricercatori.

“Ad esempio, le parti stampate in 3D Ti e Ti6Al4V hanno già dimostrato di avere significativi vantaggi economici e sono attualmente utilizzate per applicazioni commerciali in campo aerospaziale e biomedico; La lega di Al modificata da Sc mediante fusione a letto di polvere (PBF) offre resistenza e duttilità significative senza strappi a caldo; I ponteggi CoCr stampati in 3D infiltrati in lega di magnesio sono quasi completamente densi e con eccellenti proprietà meccaniche. ”

Per questo studio, i ricercatori hanno scannerizzato un modello di un bullone da roccia utilizzando uno scanner 3D portatile MetraSCAN 750 , quindi è stato stampato in 3D utilizzando una stampante 3D iSLM 150 SLM, prodotta da ZRapid Tech nella città di Suzhou, provincia di Jiangsu, Cina.

I bulloni sono stati stampati in 3D da tre materiali diversi: SS (316 L), AL (AlSi10Mg) e DS (18Ni300), osservando che il bullone PT è un acciaio 20MnSi. Tutti sono ragionevolmente convenienti, con proprietà meccaniche più adatte del bullone PT.

Feng e Xue hanno notato che in termini di temperatura massima, il test è stato “relativamente più grande” sia per il bullone DS che per il bullone SS.

“Si noti che anche se un improvviso aumento della temperatura massima è una caratteristica comune di tutti i bulloni stampati in 3D, la temperatura prima dell’incremento improvviso è relativamente bassa, come si vede nelle rispettive curve”, hanno affermato i ricercatori.

“Se il materiale di stampa è AL, un bullone stampato non può raggiungere le proprietà meccaniche desiderabili. Nessuno dei bulloni stampati in 3D ha mostrato un processo di snervamento durante le prove di trazione. “

I test IRT hanno dimostrato che per le superfici dei bulloni la “temperatura massima catturata” sulla superficie del bullone mostrava una tendenza in costante aumento mentre il carico stava aumentando, tutto tranne il bullone AL.

“Nel complesso, la stampa 3D è uno strumento utile per supportare studi pertinenti sulla tecnologia di bullonatura. Il bullone AL stampato in 3D non è adatto per replicare le proprietà meccaniche effettive del bullone PT. È possibile utilizzare un bullone DS stampato in 3D e un bullone SS stampato in 3D per imitare un bullone PT, entrambi questi bulloni non solo hanno una rigidità adeguata ma hanno anche un’elevata resistenza ai cuscinetti ”, hanno concluso gli autori.

“In futuro, i bulloni stampati in 3D possono essere utilizzati nella ricerca di laboratorio su qualsiasi scala e possono anche essere applicati in campi ingegneristici in determinate circostanze, purché il file sorgente digitale sia ottenuto e memorizzato. I prodotti possono avere esattamente lo stesso profilo geometrico e maggiore resistenza. “