XPS, XRD e SEM delle polveri metalliche vergini e riciclate per applicazioni di stampa 3D

Caratteristiche e confronti di polveri di stampa 3D metalliche vergini e riciclate
Gli autori NE Gorji, R. O’Connor e D. Brabazon stanno studiando le polveri metalliche nella recente caratterizzazione pubblicata ” XPS, XRD e SEM delle polveri metalliche vergini e riciclate per applicazioni di stampa 3D “. Il riciclo continua ad essere un argomento in corso nel regno della stampa 3D poiché viene consumato tanto materiale e quindi spesso scartato a causa di difetti o altri problemi strutturali. E mentre ovviamente c’è una spinta a riutilizzare più materiale possibile, riducendo l’impronta dei processi di produzione in tutto il mondo, anche la qualità, le prestazioni e la funzionalità sono fondamentali.

Per questo studio, gli autori hanno utilizzato materie prime vergini e acciaio inossidabile riciclato 316L per processi di fusione laser selettivi. Caratterizzando la superficie e la microstruttura di entrambe le polveri, i ricercatori hanno utilizzato la spettroscopia di fotoemissione di raggi X (XPS), la microscopia elettronica a scansione (SEM), la diffrazione di raggi X (XRD) e l’analisi reologica. Oltre a esaminare e confrontare entrambi i tipi di polvere, i ricercatori hanno anche considerato l’uso di polvere vergine come additivo se le polveri riciclate richiedevano ulteriore resistenza meccanica.

Sono stati offerti studi di caratterizzazione per entrambi per assicurarsi che fossero riproducibili, con risultati SEM che mostravano una leggera differenza in polvere dopo il processo SLM, polvere riciclata che mostrava più satelliti sulla superficie, con più contaminazione. Particelle legate sono state trovate anche nella polvere riciclata, con alcune particelle deformate.

“Diverse caratteristiche sono osservate nelle polveri riciclate come particelle allungate, satelliti in superficie, schizzi, particelle legate e particelle con forme irregolari”, hanno detto i ricercatori. “Nel complesso, la morfologia della polvere riciclata mostra cambiamenti insignificanti. Tuttavia, la caratterizzazione XPS può rivelare meglio la presenza di vari elementi sulla superficie delle polveri, in particolare sulla polvere riciclata “.

I livelli di ossigeno sono aumentati, per le misurazioni XPS dal 27,04% al 34,19%, con assorbimento dipendente dalla produzione di polvere. Il carbonio è stato ridotto dal 56% al 45,55%, probabilmente a causa della dominazione degli ossidi metallici sulla superficie. I ricercatori sottolineano che parte della polvere di metallo, che possiede più elettronegatività all’ossigeno, potrebbe diffondersi sulla superficie esterna della polvere, assorbendo così l’ossigeno durante SLM.

“Anche la presenza di metalli pesanti sulla superficie come Ge (5,22%) e Sb (2,86%) è sorprendente ed è sotto ulteriore esame”, hanno affermato i ricercatori, continuando a raccomandare di miscelare polvere vergine con polvere riutilizzata dopo cinque cicli .

“Le immagini SEM mostrano più satelliti su polveri riciclate e le misurazioni XPS mostrano che anche gli ossidi metallici stanno aumentando leggermente sulla sua superficie. L’ossigeno sta mostrando il maggior incremento sulla superficie passando dal 27,04% al 34,19% “, hanno concluso i ricercatori. “Il risultato XRD non mostra alcun cambiamento sulla fase dell’acciaio inossidabile austenitico riciclato rispetto alla polvere vergine. Non ci sono picchi BCC ferritici aggiuntivi sulla polvere riciclata che indica una bassa contaminazione e cambiamento di fase dopo il processo SLM. “

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