Caracterizando o tamanho e a forma das partículas de pós metálicos para manufatura por adição em camadas

A Manufatura Aditiva em Camadas de peças metálicas é, na minha opinião, uma conquista incrível da engenharia. Usando feixes de elétrons ou lasers de alta precisão, movendo-se em altas velocidades, para fundir seletivamente camada após camada de metal, com espessuras de 10’s de mícrons. Essa técnica tem a capacidade de fabricar peças com funcionalidades inovadoras usando muito menos material em comparação com técnicas tradicionais, como a manufatura subtrativa. Mas ela tem suas peculiaridades, entre elas o excesso de material não utilizado nos processos de Fusão em Leito de Pó.

Restrições comerciais

Com um custo de cerca de £200-300 por quilo, pós de ligas premium são caros e estima-se que contribuam com até 1/3^rd do custo total da construção. Portanto, para realizar o potencial comercial dos processos de fusão em leito de pó, o pó precisa ser reciclado o máximo possível. No entanto, há o risco de impactar a qualidade da construção com a reutilização contínua do pó, levando a possíveis falhas na peça fabricada e ao risco de falha prematura – uma despesa indesejada adicional, mas também um grande risco de segurança, dependendo da aplicação final.

Embora não exista uma abordagem padrão para determinar se um pó é adequado para reutilização, há diversas técnicas analíticas que podem ser usadas para avaliar a qualidade do pó, e é aí que a Malvern Panalytical pode ajudar.

Características de empacotamento e fluxo

Na Fusão em Leito de Pó, camadas sucessivas de pó são espalhadas sobre a plataforma de construção para formar um leito de pó, que então é fundido em locais específicos para formar um único nível da estrutura 3D. Segue-se que quaisquer heterogeneidades no leito de pó levariam a heterogeneidades na peça final. Em termos práticos, a densidade de empacotamento do pó deve ser alta o suficiente para fornecer a massa necessária de metal à camada que está sendo fundida e evitar porosidade indesejada. Além disso, esse pó metálico precisa se espalhar de maneira uniforme e consistente sobre a plataforma de construção milhares de vezes para garantir um componente homogêneo. Essas duas propriedades, densidade de empacotamento e fluxo do pó, são controladas pelo tamanho e pela forma das partículas, que podem ser medidos por difração a laser e imagem automatizada. Você pode saber mais sobre isso em nosso whitepaper.

Nosso mais recente application note, Caracterizando o tamanho e a forma das partículas de pós metálicos para manufatura por adição em camadas, discute como o sistema Morphologi 4 Automated Imaging pode ser usado para investigar diferenças morfológicas de pós metálicos devido à reciclagem e como podemos classificar e comparar amostras com base em sua forma, conforme mostrado abaixo.

Isso mostra como as características das partículas mudam durante a reciclagem e como é possível usar Imagem Automatizada para otimizar o processo de atomização. A Wall Colmonoy, por exemplo, vem usando Morphologi 4 para comparar com referências e melhorar seus processos e produtos atuais.

Veja o instrumento em ação:

Integridade estrutural e composição elementar

Assim, ao controlar a morfologia das partículas, podemos ajudar a garantir que a massa correta de material chegue do funil de alimentação até a placa de construção e que formemos um leito de pó denso com a mínima quantidade de vazios. Mas também precisamos garantir que o metal ou as ligas que usamos tenham a composição elementar correta e que o componente fabricado tenha a microestrutura apropriada, com pouco ou nenhum estresse residual. As soluções de fluorescência de raios X (XRF) e de difração de raios X (XRD) da Malvern Panalytical são comumente usadas para esse propósito, e você pode saber mais em nosso webinar sobre usar raios X para ver dentro dos seus materiais e processos de metal em pó.

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