L'atomizzazione PSI ottimizza la polvere di alluminio per la stampa 3D

29 settembre 2022

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Phoenix Scientific Industries (PSI), Hailsham, East Sussex, Regno Unito, ha segnalato una crescente domanda per i suoi sistemi di atomizzazione avanzati utilizzati per la lavorazione dell'alluminio. Attraverso la sua gamma di atomizzatori HERMIGA, PSI fornisce ai clienti apparecchiature classificate ATEX per produrre polveri di alluminio sferiche di alta qualità. La distribuzione delle dimensioni delle particelle può essere regolata per adattarsi all'utente finale, ottenendo rendimenti elevati, anche nella fascia più fine della gamma per applicazioni come la produzione additiva Laser Beam Powder Bed Fusion (PBF-LB). Il portafoglio HERMIGA spazia dalla ricerca e sviluppo ai sistemi di produzione su scala ad alta capacità ed è offerto sia in modalità batch che a colata continua. Ciò è ulteriormente integrato dalle attività di sviluppo della metallurgia delle polveri di PSI e dalla tecnologia di lavorazione delle polveri post-produzione.

L'alluminio è un metallo reattivo a bassa densità con un'affinità per l'ossigeno, spiega PSI. Nel mondo naturale si trova sotto forma di composti, dove la bauxite (principalmente ossido di alluminio) è la materia prima più comune per la produzione di alluminio metallico puro (un processo ad alto consumo energetico che richiede la riduzione elettrolitica). Essendo un metallo reattivo, l'alluminio è sia infiammabile che potenzialmente combustibile. Alcune reazioni chimiche rilasciano anche gas infiammabili (ad esempio, 2Al + 3H2O = Al2O3 + H2). Esposto all'aria, l'alluminio forma facilmente uno strato di ossido stabile e, una volta rivestito, i pezzi sfusi vengono comunemente utilizzati in molte applicazioni quotidiane.

Nella forma in polvere, tuttavia, il fattore di rischio aumenta a causa dell'aumento della superficie ed è ampiamente riconosciuto il potenziale di combustione. Proprio le proprietà che possono rappresentare sfide di produzione e manipolazione possono anche rendere le polveri di alluminio molto utili per un’ampia gamma di applicazioni tra cui rivestimenti a spruzzo termico, produzione di vernici, produzione additiva, catalizzatori, propellenti solidi, fuochi d’artificio ed esplosivi, tra gli altri.

La crescita della produzione additiva ha promosso lo sviluppo di nuove composizioni particolarmente adatte alle caratteristiche uniche di fusione e solidificazione dei processi AM laser e a fascio di elettroni. Molte di queste leghe contengono elementi reattivi – come le terre rare Ti e Zr – e richiedono le tecniche di fusione e atomizzazione sotto vuoto/gas inerte pulite fornite negli atomizzatori su scala di produzione HERMIGA della serie 120 di PSI. Uno di questi atomizzatori è stato recentemente installato presso l'impianto di produzione di polveri metalliche di IRT M2P a Uckange, in Francia. L'installazione ha dovuto affrontare alcune sfide, ha spiegato PSI, con il più grande dei componenti dell'atomizzatore installato attraverso il tetto per adattarsi a un edificio alto esistente con un ingombro limitato.

PSI riferisce di aver lavorato anche allo sviluppo della lega di alluminio A20X™ per la produzione additiva. Questa lega ha una resistenza particolarmente buona alle alte temperature grazie agli effetti di indurimento per dispersione del suo contenuto di TiB2 ed è stata sviluppata attraverso il progetto finanziato dal NATEPAltoSBisognoUNdi luceP polvere per la produzione additiva" (HIGHSAP). Il consorzio ha riunito Aeromet (partner principale), PSI, Renishaw e Rolls Royce per ottimizzare la polvere A20X prodotta mediante atomizzazione per ottenere proprietà più adatte a soddisfare i requisiti di produzione AM per applicazioni aerospaziali, della difesa e automobilistiche. Utilizzando le polveri prodotte da PSI, il consorzio ha prodotto in modo additivo campioni e componenti per test meccanici. Attraverso le competenze e le capacità combinate del consorzio, sono state ottenute le seguenti proprietà a temperatura ambiente; resistenza alla rottura di 511 MPa, resistenza allo snervamento di 440 MPa e allungamento del 13% (è stato condotto anche un test a temperatura elevata). La polvere AT20X è ora disponibile in commercio.

Negli ultimi quattro anni PSI è entrata nel campo della tecnologia del letto fluido. Gli FBR sono estremamente versatili nella lavorazione di polveri, sia metalliche che non. Le applicazioni includono trattamenti termici, reazioni chimiche e rivestimento tramite deposizione chimica in fase vapore (CVD) di polveri sfuse che possono essere ridotte a volumi commercialmente attraenti. Le caratteristiche di massa e trasferimento di calore di un letto fluidizzato li rendono particolarmente adatti alla lavorazione a temperature elevate mentre la pressione può essere facilmente regolata per ottimizzare la resa.