Fraunhofer ILT: produzione di utensili da taglio in carburo di tungsteno e cobalto con stampa 3D LPBF

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Ovviamente, l’ Istituto Fraunhofer per la tecnologia laser ILT lavora molto con i laser e, allo stesso modo, con i processi di stampa 3D in metallo che utilizzano i laser . Ora, sta collaborando con scienziati dell’Istituto per le applicazioni sui materiali nell’ingegneria meccanica IWM e il Laboratorio di macchine utensili e ingegneria della produzione WZL , entrambi alla RWTH Aachen University , per studiare i processi laser per la stampa 3D di utensili da taglio in carburo di tungsteno- cobalto (WC-Co).

Il nuovo progetto AiF – “Additive Manufacturing of Machining Tools from WC-Co – AM of WC-Co” – è iniziato il 1 ottobre 2019 e durerà per 30 mesi; il finanziamento è fornito dal gruppo di lavoro Otto von Guericke eV delle associazioni di ricerca industriale.

Gli utensili da taglio in WC-Co sono molto resistenti al calore e all’usura, il che è ciò che generalmente si desidera in questo tipo di applicazione, ma non è facile utilizzare metodi di produzione convenzionali per crearli. Attualmente vengono utilizzati complessi processi di sinterizzazione, ma non è l’ideale, poiché è possibile solo una limitata libertà geometrica, ed è costoso e difficile introdurre anche strutture di raffreddamento complesse negli strumenti.

Uno degli obiettivi del progetto è quello di creare utensili da taglio con geometrie di raffreddamento complesse integrate al fine di garantire una maggiore durata dell’utensile. Ecco perché i ricercatori di Aquisgrana stanno esaminando la stampa 3D Laser Powder Bed Fusion (LPBF) per la fabbricazione di utensili da taglio WC-Co, che offre una produzione quasi a forma di rete per la generazione di strutture di raffreddamento all’interno di questi strumenti e molta più libertà di progettazione. Questa tecnologia richiede agli utenti di scegliere attentamente i parametri di processo e dei materiali per creare componenti con una resistenza paragonabile a ciò che si potrebbe ottenere con i metodi di produzione convenzionali.

copyright: © Fraunhofer ILT, Aachen, Germany / Volker Lannert

Negli ultimi anni, gli scienziati dell’ILT Fraunhofer hanno ricercato un grave problema nel processo LPBF: la distribuzione della temperatura nella parte. I sistemi convenzionali rallentano il processo di raffreddamento con una piastra di base riscaldata, ma con LPBF, la polvere metallica viene fusa nel punto in cui il laser la tocca e si raffredda rapidamente, il che può causare crepe e tensioni.

Fraunhofer ILT ha lavorato con adphos Innovative Technologies GmbH su questo tema e insieme i due hanno creato un sistema che utilizza un emettitore a infrarossi vicini (NIR) per riscaldare il componente da oltre 800 ° C. Questo sistema è quello che Fraunhofer ILT e i suoi colleghi ricercatori di Aquisgrana stanno usando per elaborare materiale in carburo di tungsteno-cobalto per tagliare gli utensili nel progetto “AM of WC-Co”.

Nell’ambito del progetto, i ricercatori stanno studiando il percorso del processo dalla formazione della polvere e dalla stampa 3D alla post-elaborazione e test dei componenti. Insieme, qualificheranno i materiali e i processi che sostituiranno i complessi processi di sinterizzazione nella fabbricazione di questi utensili da taglio.

Gli utensili da taglio WC-Co stampati in 3D avranno una durezza paragonabile a quelli realizzati con metodi di produzione convenzionali, ma a causa delle strutture di raffreddamento che il processo LPBF può essere utilizzato per creare, avranno una durata maggiore. Inoltre, il sistema di emettitori NIR sviluppato da Fraunhofer ILT e adphos può gettare le basi per l’elaborazione di sistemi in lega refrattaria in futuro.

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