Rilevare i difetti nella stampa 3D in metallo utilizzando il suono

All’Ecole Polytechnique Fédérale di Losanna (EPFL), un team di scienziati sta studiando il problema dei difetti nella stampa 3D dei metalli, in particolare quando si utilizza un processo con laser. Il loro obiettivo è sviluppare un metodo basato sull’analisi dei suoni della stampante 3D per anticipare gli errori di stampa e ottenere così risultati migliori. Hanno quindi comparato i suoni emessi dalla stampante 3D durante un processo privo di difetti e quelli emessi in un processo in cui si verificavano difetti di stampa. In collaborazione con l’Istituto Paul Scherrer (PSI) e il Laboratorio Federale Svizzero per il Test dei Materiali e la Ricerca (Empa), l’EPFL ha posizionato un microfono nella camera di stampa per rilevare le variazioni del segnale acustico al variare dello stato della polvere metallica.

Il rilevamento degli errori di stampa non è una novità e negli ultimi anni sono stati sviluppati numerosi progetti per garantire risultati affidabili e ripetibili. Questo processo si basa generalmente su algoritmi in grado di trarre conclusioni da situazioni già note. Di conseguenza, sono spesso imperfetti e richiedono fasi di test piuttosto estese. Affidandosi a una tecnica basata sul suono, gli scienziati dell’EPFL vogliono liberarsi da questo vincolo.

Nel processo di Laser Powder Bed Fusion (L-PBF), un sottile strato di polvere metallica viene riscaldato per formare l’oggetto desiderato, strato dopo strato. Il materiale passa attraverso diverse fasi – solida, liquida e gassosa – creando un bagno fuso. L’EPFL spiega: “Il processo può talvolta fallire a causa di variabili quali l’angolo del laser o la presenza di specifici attributi geometrici nella polvere o nel pezzo. Questi problemi, noti come ‘instabilità inter-regime’, possono talvolta portare a transizioni tra due modalità di fusione, il regime di ‘conduzione’ e il regime ‘keyhole’“. Il team ha utilizzato immagini a raggi X per misurare questo bagno (in larghezza e profondità) e ha sviluppato un metodo che consente di vedere i cambiamenti nel metallo quando è liquido. Utilizzando un microfono installato nella camera di stampa, è stato possibile registrare i suoni prodotti durante le transizioni tra i regimi e identificare eventuali spostamenti. Quando questi c’erano, era presente un difetto.

Il ricercatore a capo del progetto Milad Hamidi Nasab ha aggiunto: “Le sinergie tra l’imaging di sincrotrone a raggi X e le registrazioni acustiche ci permettono di capire in tempo reale come funziona il processo LPBF, facilitando l’individuazione di difetti che potrebbero compromettere l’integrità del prodotto.” I ricercatori sono solo all’inizio dei loro esperimenti e sono fiduciosi sul futuro di questa soluzione. Ciò che è certo è che dovrebbe consentire di progettare pezzi più affidabili e ripetibili. Il comunicato stampa ufficiale è disponibile: QUI.

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