Dal banco prova a un modello dimensionale
Ricercatori dell’Università di Würzburg, di Fraunhofer IWM e del centro plastica SKZ hanno messo a punto un metodo che analizza un singolo strato fuso – invece di una torre completa di provini – per definire la finestra di processo nella PBF-LB/P. Due numeri adimensionali, DE (Energy Demand) e DD (Delivered Dose), condensano in un grafico la combinazione di potenza laser, velocità di scansione, hatch e spessore. Se DD supera DE, lo strato è densificato; sotto quella soglia compaiono porosità o semicottura.
Riduzione del 70 % dei test fisici
In passato la calibrazione di nuove polveri semicristalline – per esempio un PP additivato antimicrobico – richiedeva decine di lastre piene e prove tensile, con consumo di oltre 15 kg di polvere e settimane di macchina. Con il monolayer approach bastano pochi grammi e una giornata: la superficie fusa viene scansionata con microscopio confocale per misurare rugosità, porosità superficiale e ampiezza zona termicamente alterata, dati che il software feed-back porta nel modello termico. Lo studio ha validato il metodo sia su PA12 vergine sia su PP caricato carbon black, ottenendo deviazioni su densità finale inferiori al 3 %.
Benefici industriali immediati
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Time-to-market: la finestra iniziale di processo per un materiale inedito si individua in 48 ore invece di 10-15 giorni.
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Costi: meno spreco di polvere e ore macchina; le PMI che lavorano conto terzi possono girare il risparmio in sconto al cliente o in margine aggiuntivo.
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Sostenibilità: la riduzione dei job di prova si traduce in minore consumo di energia e azoto mentre cade il bisogno di ricondizionare polvere parzialmente degradata.
Estensioni future
Il team sta applicando lo stesso framework matematico a blend di PEEK/PEKK e a compositi caricati fibra corta, mentre un modulo AI analizza le mappe termiche live della camera per regolare in tempo reale la potenza laser, obiettivo 2026. In parallelo, SKZ ha avviato contatti con fornitori di software di slicing per integrare la curva DD-DE all’interno dei wizard di set-up macchina, così da guidare l’operatore durante l’importazione del materiale.
