Stampa 3D metal a basso costo : analisi dimensionale del filamento infuso con polvere di metallo

I ricercatori del Tennessee analizzano la stampa 3D in metallo a basso costo con i compositi

I ricercatori del Tennessee si sono uniti per perseguire uno sguardo più approfondito alla scienza della stampa 3D con il metallo, delineando le loro scoperte nell’analisi dimensionale del filamento infuso con polvere di metallo – Stampa 3D di metallo a basso costo “.

Mentre la fabbricazione di filamenti fusi (FFF) è una delle forme più standardizzate e popolari di stampa 3D oggi, ci sono ancora una miriade di sfide per gli utenti, a seconda di una serie di progetti e dei loro rispettivi requisiti. In questo studio, i ricercatori hanno aggiunto una svolta unica aggiungendo una piccola quantità di PLA alla polvere di metallo, creando un composito che è ancora metallo al 90 percento, contribuendo al processo presentato dai ricercatori: metal FFF (MFFF).

Utilizzando MFFF, è possibile creare parti composite di polimeri metallici, mentre successivamente sinterizzate (riscaldate fino a quasi fondere) per rimuovere i polimeri, dando luogo a tutto il metallo e, in particolare, creando il potenziale per una “complessità delle parti superiore”.

Il filamento utilizzato in questo studio, indicato come MPLA (materiale composito polimerico in polvere metallica) offre una composizione superiore, presentando un materiale che può essere usato con una modesta modifica ai parametri normali per la stampa con il polimero matrice di base.

“Le impostazioni che devono essere modificate sono il 100% di riempimento, una diminuzione della velocità di stampa (circa 20 mm / s) e un aumento del flusso di materiale (circa il 110%). I parametri di stampa possono essere ulteriormente ottimizzati con impostazioni quali retrazione e velocità della ventola; tuttavia, le tre impostazioni di cui sopra hanno la maggiore influenza sulla stampabilità di MPLA ”, spiegano i ricercatori.

Il processo di post-stampa comporta alte temperature, che richiedono un forno per completare la parte interamente in metallo, tra cui:

Crogiolo – sospende il campione e la reattanza refrattaria
Zavorra refrattaria
Fornace capace di 1200 C
La post-elaborazione con la stampa 3D in metallo può essere complessa in quanto gli utenti industriali devono quindi eliminare le tracce di ossidazione, oltre a qualsiasi fonte di contaminazione; nello studio dei compositi metallici costituiti da una combinazione rame / polimero per questo progetto, i ricercatori hanno notato che nella post-elaborazione, l’ossido di rame non era incluso. Si riferiscono anche a ricerche passate rilevando che la stampa 3D con metallo produce comunemente difetti che si traducono in “una perdita di stress a cui possono resistere le parti fabbricate”. Tali processi richiedono spese e ore aggiuntive però.

“Le attuali tecniche in grado di utilizzare la tecnologia FFF per la fabbricazione di parti metalliche sono la fabbricazione indiretta di metalli”, spiegano i ricercatori. “Attraverso il processo di fusione, i modelli e le parti formate con sabbia possono essere formati indirettamente utilizzando parti stampate in 3D che vengono utilizzate per generare uno stampo. Queste tecniche comprendono tutte le spese e i requisiti di sicurezza associati alla fusione per fabbricare parti. “

Le più comuni tecniche di stampa 3D in metallo includono SLM e DMD, insieme all’uso di altri compositi creati con nylon, ABS e altro.

“Con una perdita dimensionale minima di circa il 5%, le procedure di stampa e sinterizzazione potrebbero essere regolate su livelli accettabili per un’applicazione specifica. Questi risultati consolidano il QFP come un possibile metodo di M3DP per future applicazioni industriali e accademiche. Ulteriori lavori esamineranno le proprietà meccaniche e microstrutturali per meglio spiegare il comportamento atteso delle parti fabbricate MFFF. “

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