Nell’ambito di un progetto finanziato dal partner nazionale per lo sviluppo della stampa 3D America Makes , il Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) sta sviluppando un sistema di produzione di additivi metallici di livello commerciale. Progettato e realizzato in collaborazione con GE Global Research , l’obiettivo del progetto è sviluppare una piattaforma che possa dimezzare i tempi di lavorazione dei metalli.
Una stampante 3D in metallo open-architecture di qualità scientifica sviluppata con il finanziamento del laboratorio di ricerca aeronautico statunitense (AFRL) deve essere utilizzata come fondamento di questo nuovo sistema commerciale. Attualmente, gli scienziati di LLNL lavorano con questo sistema in fase iniziale per caratterizzare le cause dei difetti nelle parti stampate in 3D.
Lo sviluppo di stampanti 3D a più raggi di LLNL è basato sulle scoperte fatte da Ibo Matthews e dal Laser Materials Group al LLNL. Uno di questi progressi compiuti dal team è la caratterizzazione dell ‘” effetto spruzzo ” nella polvere fusa con il laser, in cui particelle non fuso vengono trascinate nel pool di fusione dietro il laser, creando impurità.
Come soluzione potenziale a questo, gli scienziati di LLNL hanno lavorato su un metodo di imaging ad alta velocità , in grado di rilevare, quindi correggere, i difetti mentre si verificano in-build.
Matthews sostiene anche che “le stampanti multibeam dovrebbero ridurre il tempo necessario per costruire un oggetto in proporzione al numero di laser”. Basandosi su questa teoria e sull’ampio lavoro svolto dal team di Matthews per capire il comportamento del fuso, GE ha contattato LLNL per la collaborazione. .
“Il modo in cui sono nati i sistemi commerciali multibeam è stato simile a come è avvenuta l’intera tecnologia, in quanto non c’era molta lungimiranza nell’ottimizzare il sistema – era davvero solo uno schiaffo sul laser e andare”, dice Matthews.
“CI SONO DOMANDE DI BASE A CUI NESSUNO HA DAVVERO UNA RISPOSTA. IL PIÙ IMPORTANTE È CHE L’ORIGINE DEI DIFETTI IN QUESTI SISTEMI NON È BEN CARATTERIZZATA. QUINDI, CI STIAMO SICURAMENTE DANDO LA CACCIA E LE DOMANDE PIÙ GRANDI RIGUARDO IL MODO IDEALE SONO I SISTEMI MULTIBEAM. “
Ottimizzazione di macchine multi-laser
Dopo circa 12 mesi in questa collaborazione, il team LLNL, guidato dallo scienziato dei materiali Aiden Martin , ha realizzato una stampante 3D a doppio raggio personalizzata. Utilizzando l’hardware di una stampante Fraunhofer- Aconity3D 3D a fascio unico , la collaboratrice LLNL / GE ha disattivato la testina di scansione.
Con il sistema, Martin spiega: “Abbiamo identificato esperimenti in grado di caratterizzare in modo fondamentale il modo in cui i due laser interagiscono indirettamente l’uno con l’altro attraverso vari fenomeni fisici come il vapore plume e la generazione di plasma in superficie (della build).”
Il team ha già sviluppato con successo parti di caratterizzazione sul sistema e sta sviluppando tecniche di imaging ottico ad alta velocità e di profilazione del fascio per studiare il processo. Insieme, LLNL e GE hanno anche sviluppato un software appositamente per la stampa 3D a più raggi, che sarà continuamente aggiornato durante tutto il progetto. Martin aggiunge,
“STIAMO DAVVERO OSSERVANDO I LIMITI FONDAMENTALI DEL PROCESSO MULTIBEAM, ESPANDENDO LE CAPACITÀ DEL SOFTWARE E L’OTTIMIZZAZIONE DEL PROCESSO.”