COME SINTERIZZARE LE STAMPE IN 3D CON FILAMENTO METALLO ACCIAIO INOX 316L


COME SINTERIZZARE LE STAMPE IN 3D CON FILAMENTO METALLO ACCIAIO INOX 316L



Virtual Foundry è una società americana, con sede nel Wisconsin, formata da grandi esperti nel settore del metallo fuso, che lavora costantemente dal 2014 per migliorare e far crescere la sua gamma di filamenti e accessori per la stampa 3D di metalli FDM.

The Virtual Foundry è riuscita ad ottenere quindi un compund ottimale per evolvere i suoi filamenti e raggiungere così le stesse proprietà del metallo puro

FILOPRINT commercializza questa nuova tipologia di filamenti che, una volta sinterizzati, riescono ad essere puri al 98,9 %



Fra questi c'è ACCIAIO INOX 316L, costituito da un metallo di base e un polimero biodegradabile ed ecologico in purissimo PLA. Questo materiale è privo di particelle metalliche esposte e solventi volatili che possono essere rilasciati durante la stampa.

ACCIAIO INOX 316L è estremamente semplice da stampare, poiché le sua proprietà di stampa è simili a quella del PLA, che consente a qualsiasi utente di una stampante 3D FDM di creare parti con questi filamenti, senza la necessità di acquistare costose stampanti 3D industriali in metallo FDM.

Uno dei principali vantaggi de ACCIAIO INOX 316L è che raggiunge proprietà simili a quelle possibili con la tecnologia DMLS ma con alcune limitazioni. A causa della necessità di sinterizzare i pezzi stampati con questo filamento, dove viene rimosso il PLA, i pezzi presentano porosità, perdita di volume e mancanza di isotropia. Le stampanti 3D DMLS riescono a stampare parti completamente solide (simili alla fusione), con grandi dettagli, altezze dello strato di 0,02 mm e senza la necessità di post-elaborazione, l'unico svantaggio rispetto alla stampa 3D FDM è il costo del materiale, come peraltro il prezzo delle macchine per la stampa DMLS.

Per rendere la parte stampata completamente metallica, deve essere sinterizzata in un forno. La sinterizzazione è un processo di produzione di parti solide basato su un oggetto formato da polvere metallica compatta, a cui viene applicato un trattamento termico a una temperatura inferiore a quella di fusione, ma abbastanza alto da legare le particelle metalliche in modo resistente e durevole senza cracking occulti, risultando un blocco totalmente solido. Dopo aver stampato con ACCIAIO INOX 316L , i pezzi devono essere sinterizzati per rimuovere il PLA che fa parte del filamento. La sinterizzazione può essere eseguita in un forno con un ambiente aperto o un ambiente vuoto o inerte.

Sinterizzazione in ambiente aperto

Per la sinterizzazione in ambiente aperto sono necessari un vaso refrattario (crogiolo) e polvere refrattaria di allumunina purissima (Al2O3). Il processo inizia levigando i bordi grezzi del pezzo per ottenere i migliori risultati, cone della semplice carta vetrata. Prima di inserire il pezzo nel crogiolo, si deve posare uno strato di 1,25 cm di Al2O3 nella parte inferiore del crogiolo stesso, quindi posizionare il pezzo al centro, senza toccare le pareti. Nel caso di sinterizzazione di più pezzi contemporaneamente, dovrebbe esserci una separazione di almeno 1,25 cm tra loro. Successivamente, il pezzo deve essere coperto con Al2O3, avendo cura di lasciare uno strato di 1,25 cm in alto. A questo punto il crogiolo deve essere colpito con un martello esternamente in modo che la polvere venga distribuita su tutto il pezzo e venga schiacciata in modo da essere completamente compattata. La polvere refrattaria di allumina viene coperta con carbone di guscio di cocco e nuovamente battuta sulla sua sommità al fine di compattare bene il tutto. Infine, il crogiolo viene coperto da un coperchio in acciaio inossidabile in modo che rimanga coperto almeno l'80% dell'ultimo strato del cuscio di carbone di cocco. Una volta completato il processo, il crogiolo viene introdotto nel forno e programmato quindi la temperatura del forno per la sinterizzazione. Dalla temperatura ambiente sale a 205 ºC, da lì a 1225 ºC per il ACCIAIO INOX 316L, la temperatura viene aumentata di 100 ºC / h. una volta raggiunto la temperatura di 1200 °C, la temperatura va aumentata di 25 ° C / h. Una volta che la tempeartura di 1225 °C è stata raggiunta, dovrebbero essere mantenute tra 1,5 ore e fino a 4 ore a seconda della dimensione del pezzo (pezzi da 5 g a 10 g - da 1,5 a 2,0 ore; pezzi da 10 g a 25 g – per pezzi da 2,0 a 3,0 ore; per pezzi da 25 g a 40 g - da 3,0 a 4,0 ore).

Tabella 1


L'utente deve tener conto del fatto che questi tempi e temperature sono indicativi e possono variare a seconda di molti aspetti, come ad esempio il modello di forno utilizzato. Alla fine del ciclo di sinterizzazione, la porta del forno deve essere aperta leggermente (circa 3 cm) fino a quando la temperatura del forno scende al di sotto di 535 °C, quindi deve essere completamente aperta e lasciata raffreddare fino a quando il forno ha raggiunto la temperatura ambiente e può essere azionato in modo sicuro.




Sinterizzazione in ambiente vuoto o inerte (metodo consigliato)
Per la sinterizzazione in un ambiente sotto vuoto o inerte, sono necessari un crogiolo (recipiente di cottura) e polvere refrattaria di allumina purissima: Al2O3. Il pezzo viene preparato per la sinterizzazione posizionandolo all'interno del crogiolo e coprendolo con polvere refrattaria, tenendo conto che devono esserci almeno 10 mm di polvere tra le superfici del pezzo e il crogiolo. Il crogiolo viene quindi posto nel forno a temperatura ambiente. La temperatura viene aumentata a 205 °C in un tempo di 200 minuti. Quindi, in un intervallo di 180 minuti, la temperatura viene aumentata a 400 °C. In un intervallo di 180 minuti successivi per il materiale ACCIAIO INOX 316L, sarà necessario aumentare la temperatura fino a 1225 °C - Una volta raggiunta la temperatura di 1225 °C occorre mantenerla per almeno per 240 minuti. Infine, lasciare raffreddare il forno fino a temperatura ambiente, SENZA MAI APRIRE LA PORTA.



Dopo la sinterizzazione (in un ambiente aperto o in un ambiente vuoto o inerte) si ottiene quindi l'oggetto metallico voluto, con tutte le reali proprietà del metallo ACCIAIO INOX 316L come conducibilità elettrica, post-elaborazione mediante carteggiatura e lucidatura o persino incollaggio mediante saldatura; ma con una certa porosità e una riduzione del volume a causa della perdita di PLA. L'utente deve inoltre tenere conto del fatto che le proprietà meccaniche del prodotto finale sono direttamente correlate al tempo in cui la parte stampata viene mantenuta alla temperatura di sinterizzazione. Se il prodotto finale è polveroso e fragile, il tempo di sinterizzazione non è stato sufficiente. Se la stampa mostra invece una superficie simile alla pelle rugosa, è sinterizzata in modo corretto.

Post-elaborazione: levigatura e lucidatura

Una volta sinterizzato, il pezzo può essere levigato e lucidato come un metallo ma seguendo una serie di indicazioni. Con la carta vetrata ad acqua è possibile eliminare le linee di stampa e altre piccole deformazioni poiché le particelle libere durante la levigatura aderiscono agli spazi a causa del calore dell'attrito. In caso di utilizzo di carta vetrata o disco radiale 3M si consiglia di iniziare a carteggiare con una grana 120 (80 per disco radiale 3M), facendo attenzione a non deformare le aree più delicate, come gli angoli. Dopo aver carteggiato l'intera superficie, utilizzare una carta vetrata del grano successivo e così via fino a quando non aumenta di 6 o 7 (4 volte per il disco radiale 3M). Prima di passare alla lucidatura finale, si consiglia di utilizzare una carta vetrata a grana 3000, con la quale si ottiene una certa brillantezza. Alla fine e una volta che il pezzo viene pulito con un panno di flanella, il pezzo può essere lucidato con la pasta lucidante da carrozzieri. Si consiglia di utilizzare uno strumento rotante con un disco di lucidatura e cera per lucidare e rendere così la procedura più rapida ed efficiente. Basta applicare un po' di cera o pasta tecnica per lucidare sul disco di lucidatura e lucidare con movimenti costanti in tutto il pezzo in modo da non generare calore in eccesso, che può deformare il pezzo. Oltre a levigare e lucidare le parti prodotte con ACCIAIO INOX 316L possono essere forate, fresate, fuso, saldate e levigate anche con strumenti a calore.




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