Il tungsteno e la stampa 3d

Un materiale metallico che non è stato spesso stampato in 3D è il tungsteno. Il tungsteno , abbreviato come W, è un materiale prezioso per la sua elevata resistenza alla corrosione, che lo rende ideale per le attrezzature in impianti chimici e il suo alto punto di fusione, uno dei più alti di tutti gli elementi noti . Il tungsteno viene utilizzato per utensili, pesi di bilanciamento, lavorazione chimica e illuminazione. Quel punto di fusione elevato, tuttavia, oltre alla sua durezza, lo ha reso un materiale difficile da lavorare, oltre che per produrre in modo additivo. Il tungsteno è stato  stampato  con successo in 3D utilizzando una stampante 3D commerciale, e infatti l’unità Philips Smit Roentgen (ora Dunlee) ha sviluppato la stampa 3D al tungstenoqualche anno fa su apparecchiature EOS. utilizzando il materiale nella produzione seriale di parti stampate in tungsteno 3D. Ma ci sono stati pochi studi incentrati sulla comprensione dell’effetto della polvere e dei parametri di processo su tungsteno e altri materiali ad alto punto di fusione.

In un recente studio intitolato ” Sinterizzazione laser diretta / fusione laser selettiva di polveri di tungsteno “, un gruppo di ricercatori ha cercato di identificare i parametri di processo critici che influiscono sulla densificazione delle polveri di tungsteno. L’identificazione di tali parametri, secondo i ricercatori, è fondamentale per la produzione di parti complesse con buone proprietà meccaniche. Si sono inoltre concentrati sulla comprensione della fattibilità della bassa densità apparente o della bassa sfericità, polvere come materia prima per la produzione di parti con SLM.

Le proprietà dei campioni che utilizzano polvere a bassa densità apparente sono state confrontate con polveri ad alta densità apparente tipiche con elevata sfericità. Una stampante 3D EOSINT M 280 è stata utilizzata per creare 32 campioni cubici, 16 per ogni polvere. Le microstrutture dei campioni sono state osservate utilizzando un microscopio elettronico a scansione e l’analisi statistica è stata effettuata utilizzando un software.

La potenza del laser è stata identificata come il parametro critico che influenza la densificazione della polvere di tungsteno. La potenza del laser ha contribuito al 92% e al 70% della variazione nella densità finale dei campioni ottenuti dalle polveri di tungsteno a bassa e alta densità apparente, rispettivamente.

“Con potenze laser di 200 W e 250 W, la densificazione era significativamente più alta per la polvere di tungsteno con un’alta densità apparente rispetto alla polvere con densità apparente più bassa”, affermano i ricercatori. “Tuttavia, con una potenza del laser di 300 W, la densificazione era simile per entrambe le polveri di tungsteno. Nello studio è stata ottenuta una densità relativa massima del 96%. ”
I risultati dello studio mostrano che la polvere di tungsteno a bassa densità apparente può essere utilizzata per le parti di stampa 3D utilizzando la tecnologia SLM. Il tungsteno è una risorsa preziosa; oltre alle sue applicazioni nell’industria chimica e aerospaziale, può essere utilizzato anche per applicazioni elettriche, nell’industria automobilistica e altro ancora. La difficoltà nella lavorazione del tungsteno significa che la produzione additiva è un’alternativa promettente per il materiale. La produzione additiva, grazie alla sua capacità di creare geometrie complesse, potrebbe anche aprire nuove applicazioni per il tungsteno.

Lo studio focalizzato sui parametri del tungsteno può essere applicato anche ad altri materiali con alti punti di fusione, come il molibdeno, il niobio e altri. Le possibilità per la produzione di additivi metallici sono state solo esplorate in relazione a quanti materiali e applicazioni sono disponibili, ancora in attesa di essere studiati. Il tungsteno potrebbe essere il prossimo materiale ad avere un impatto importante sulla produzione additiva.

Gli autori del documento includono Ravi K. Enneti, Rick Morgan, Thomas Wolfe, Arshad Harooni e Scott Volk.

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