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.
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.
Per chi
fosse interessato ad altre tipologie di filamento come RAME –
ALLUMINIO 6061 – BRONZO – TUNGSTENO – FERRO CON ALTO TENORE DI
CARBONIO - è pregato di rivolgersi al nostro staff per preventivi e
chiarimenti in merito a caratteristiche e prezzi delle bobine, grazie
per la vostra cortese attenzione.
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