La fabbricazione additiva dei metalli, ampiamente nota come stampa 3D, è nata come tecnologia per il collaudo e la valutazione di modelli concettuali e la prototipazione di nuovi componenti. La produzione additiva di metalli è stata rapidamente adottata dai processi di produzione, in particolare grazie ai miglioramenti e alla disponibilità di polveri metalliche esistenti e nuove. disponibilità di polveri metalliche esistenti e nuove.
Sempre più aziende si rivolgono a questa tecnologia per produrre parti e prodotti personalizzati. I vantaggi dell'utilizzo della stampa 3D per la creazione di oggetti metallici sono principalmente tempi di consegna più rapidi e una maggiore flessibilità nella creazione di strutture complesse. Questa combinazione si traduce spesso in migliori prestazioni del prodotto e in una significativa riduzione dei costi. Per garantire che il sistema di produzione 3D funzioni in modo efficiente e fornisca una qualità ottimale, i produttori di stampanti 3D utilizzano molti sensori e strumenti di monitoraggio sulle loro macchine. In questo articolo analizziamo il ruolo di un analizzatore di ossigeno nella stampa 3D di metalli e perché è importante averne uno nel processo di produzione additiva.
Il processo di stampa 3D dei metalli prevede che strati sottili di metalli finemente polverizzati vengano fusi insieme strato per strato grazie alla tecnologia laser. La capacità di costruire parti riducendo al minimo il rischio di impurità è una sfida importante nel settore della produzione additiva di metalli. Le stampanti 3D per metalli di solito alimentano il loro stock in un ambiente inerte per eliminare la contaminazione e prevenire problemi di qualità. Per migliorare la qualità della saldatura o dell'incollaggio, si possono utilizzare gas inerti come l'argon. Questo processo richiede una camera di stampa ben spurgata, in cui l'ambiente viene monitorato attentamente per verificare la presenza di ossigeno. Livelli elevati di ossigeno possono provocare l'ossidazione delle polveri di partenza, con un impatto diretto sulla qualità del pezzo prodotto a causa della ridotta resistenza della saldatura tra gli strati.
Il ruolo dei gas inerti nella AM dei metalli è fondamentale. L'argon previene il rischio di ossidazione estraendo e spostando l'ossigeno dalla camera di stampa 3D. L'argon riduce i livelli di ossigeno a livelli di ppm o inferiori, creando un ambiente perfetto per le parti metalliche da costruire.
Un analizzatore di ossigeno viene utilizzato per monitorare e controllare i livelli di ossigeno durante il funzionamento della stampante. La capacità di misurare l'ossigeno è importante per rilevare i cambiamenti nell'ambiente della camera. L'atmosfera all'interno della camera di stampa 3D deve rimanere stabile durante il processo. Piccole variazioni del contenuto di ossigeno possono avere un impatto negativo sulle proprietà dei metalli, in particolare del titanio e dell'alluminio. Per settori come l'aerospaziale, l'automobilistico e il medicale, è fondamentale che la qualità del prodotto finale non venga compromessa dalla presenza di ossigeno durante il processo di stampa 3D dei metalli.
L'argon si è rivelato un gas incredibilmente utile nel processo di AM dei metalli, utilizzato per ridurre l'ossidazione e prevenire la corrosione. L'uso di un analizzatore di ossigeno non solo protegge le polveri e le parti create durante il processo di stampa, ma può anche essere utilizzato come dispositivo di sicurezza sul posto di lavoro.
L'argon è molto più pesante dell'aria e può quindi sostituire l'ossigeno respirabile in uno spazio o in una struttura chiusi. Grazie alle proprietà incolori e inodori dell'argon, una perdita potrebbe passare inosservata. Un analizzatore di ossigeno è in grado di monitorare i livelli percentuali di ossigeno in un ambiente e di avvisare se i livelli di O2 si abbassano a causa di una perdita di argon, proteggendo il personale.
Durante la movimentazione e lo spostamento di metalli in polvere, è importante monitorare il livello di ossigeno nell'area confinata. Se i livelli di ossigeno superano il limite di esplosività, possono verificarsi esplosioni di polvere. È necessario spurgare i recipienti e le linee di trasporto con un gas inerte e il monitoraggio continuo del livello di ossigeno è una buona pratica. Oltre all'ossigeno, è importante anche il monitoraggio dell'umidità all'interno delle polveri metalliche. I metalli in polvere bagnati possono produrre idrogeno e/o vapore, che possono portare a una reazione esotermica che può causare un'esplosione.
La stampa 3D è solo un elemento del processo di fabbricazione additiva. La capacità di monitorare i livelli di ossigeno in ogni fase del processo di produzione è fondamentale.
La garanzia di parti metalliche di alta qualità nella produzione additiva si basa anche sulle attività di pre e post-produzione del processo complessivo. Il gas inerte svolge un ruolo importante anche nella produzione di polveri metalliche, nello stoccaggio e nella post-lavorazione. La qualità delle polveri metalliche è importante perché può avere un impatto significativo sulle proprietà fisiche, tra cui la resistenza alla trazione e la fragilità, per non parlare dell'effetto sulla tolleranza al calore o sulla resistenza alla corrosione.
Per evitare la contaminazione del materiale di partenza, le misurazioni vengono effettuate nei siti di produzione delle polveri metalliche. La produzione e lo stoccaggio avvengono in genere in atmosfera inerte, con l'argon come gas preferito per le sue proprietà. Le polveri prodotte con materiali diversi hanno caratteristiche uniche che influenzano il loro comportamento quando vengono mescolate.
All'inizio dell'articolo abbiamo parlato di ciò che accade all'interno della camera di stampa 3D, con un gas inerte di elevata purezza che crea un ambiente privo di ossigeno. Tuttavia, non è solo durante il processo di stampa che l'ambiente deve essere monitorato e mantenuto. Tra un ciclo di stampa e l'altro, l'atmosfera viene spurgata.
Le impurità possono rimanere nella camera a causa di uno spurgo incompleto o di una scarsa qualità del gas. Anche la polvere metallica stessa può provocare un'impurità che, se non viene rimossa, vi rimarrà in modo permanente.
Mentre un numero sempre maggiore di aziende di numerosi settori inizia a cogliere le opportunità offerte dalla stampa 3D in metallo, è importante considerare l'importanza della qualità del prodotto finale e della sicurezza dei dipendenti e delle attrezzature. Ecco perché gli analizzatori di ossigeno sono una parte necessaria del processo di stampa 3D in metallo.
Implementando le corrette procedure di misurazione della sicurezza e assicurando che i livelli di ossigeno siano mantenuti al livello appropriato, si può essere certi che il prodotto finale soddisferà le aspettative di qualità.
A Tecnologie di rilevamento dei processi (PST) , siamo fornitori leader di analizzatori di gas, sensori di ossigeno e analizzatori di umidità in tracce, che contribuiscono a fornire fiducia e certezza durante il processo di produzione additiva con un monitoraggio costante.
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