LLNL crea una stampante 3D metallo multibeam per comprendere le interazioni tra materiali laser
Gli scienziati e gli ingegneri di Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) collaborano con GE Global Research per creare una stampante 3D in metallo multibeam di qualità aperta e di ricerca e stanno sviluppando una diagnostica avanzata per comprendere i meccanismi alla base del processo multibeam nell’ambito di un progetto finanziato dall’Air Force Research Laboratory.
Il progetto, della durata di 18 mesi, è iniziato all’inizio del 2018. Un team guidato dalla scienziata dei materiali LLNL, Aiden Martin, ha creato la macchina di ricerca multibeam sostituendo la testina di scansione su un sistema Fraunhofer-Aconity3D a raggio singolo esistente con un’unità a due raggi personalizzata. Con questa piattaforma stampante aggiornata, il team di Martin sta studiando come i laser multipli lavorano insieme per costruire una parte e cosa può accadere durante l’operazione per causare difetti.
“Abbiamo identificato esperimenti che possono caratterizzare in modo fondamentale come i due laser interagiscano indirettamente tra loro attraverso vari fenomeni fisici come il vapore plume e la generazione di plasma in superficie (della build)”, ha detto Martin. “Stiamo davvero osservando i limiti fondamentali del processo multibeam, espandendo le capacità del software e l’ottimizzazione del processo.”
Il team di Martin ha costruito con successo oggetti con il sistema e ha iniziato a caratterizzare le parti. Il suo team lavorerà su tecniche diagnostiche come l’imaging ottico ad alta velocità e il profilo del fascio per esaminare le nuove tecniche multibeam e le cause dei difetti. Come parte di un progetto complessivo più ampio finanziato da America Makes, il progetto richiederebbe anche l’aggiornamento del software per incorporare la tecnologia multibeam.
GE ha contattato LLNL per eseguire gli esperimenti basati su una precedente ricerca condotta dal fisico LLNL Ibo Matthews e il suo gruppo per comprendere la fisica alla base del processo di stampa laser 3D. In teoria, secondo Matthews, le stampanti 3D multibeam dovrebbero ridurre il tempo necessario per costruire un oggetto in proporzione al numero di laser, ovvero due laser potrebbero dimezzare i tempi di costruzione. Ad oggi, tuttavia, questo ridimensionamento idealizzato e algoritmi di scansione ottimali non sono stati realizzati, ha detto Matthews.
“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 solo uno schiaffo sul laser e andare”, ha detto 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. “
“Il tipo di misure che (Martin) e il suo team stanno facendo chiariranno l’interazione di due laser con una superficie metallica mentre guardano intorno”, ha aggiunto. “Non è ancora stato studiato nel profondo in cui intendiamo entrare”.
