The Next Factory Novembre 2021 | Page 77

Iterazione laser-polvere per differenti velocità di scansione : ( a ) velocità elevata ; ( b ) bassa velocità .
PROCESSO ADDITIVE MANUFACTURING TECNOLOGIA
materiale viene generata una depressione sulla superficie della pozza fusa per la presenza vapori di metallo generati dal materiale che ha superato una determinata temperatura . Quando la radiazione laser impatta sulla pozza fusa , non incide esattamente nel punto ove la pozza è più profonda , ma impatta sul confine tra la regione di vapore e la regione di liquido . Tale evento genera molto scattering , ovvero molta dispersione ottica perché i raggi vengono deflessi e cambiano traiettoria a causa della collisione con altre particelle . A parità di potenza del laser , se la velocità di scansione è maggiore , si viene a creare una pozza fusa maggiormente allungata nella direzione di avanzamento dello spot ( fig . 2a ). Il confine fra la regione di vapore ( depressione ) e la regione di liquido si allarga e riflette la maggior parte della radiazione laser , con minor instabilità nell ’ assorbimento da parte del materiale . I raggi riflessi abbandonano la pozza di fusione e non interagiscono oltre con il materiale . Quando , al contrario , il laser si sposta con una minor velocità oppure la sua potenza aumenta , si ottiene una pozza di fusione più profonda . Nell ’ impatto della radiazione laser c ’ è maggior probabilità che la riflessione sul confine tra la zona di vapore e la zona di liquido generi riflessioni multiple all ’ interno della depressione e ulteriori interazioni con il materiale ( fig . 2b ). Tali riflessioni interne alla zona di vapore non sono facilmente prevedibili e sono casuali . Diventa pertanto più difficile prevedere quanta frazione dell ’ energia trasmessa dal laser sarà effettivamente riflessa e quanta invece assorbita dal materiale . In questo caso si ha una maggior incertezza rispetto al caso con velocità di scansione più elevata , dove la maggior parte dell ’ energia riflessa abbandona la pozza di fusione .
INDICAZIONI PRATICHE Gli studi sperimentali dell ’ interazione tra il laser e il materiale prevedono l ’ impiego di telecamere o termocamere ad elevata frequenza , che consentono di registrare e analizzare fenomeni fisici caratterizzati da una evoluzione molto rapida . Attraverso il rilievo di una grande quantità di dati e l ’ impiego di algoritmi di intelligenza artificiale per l ’ analisi delle informazioni , è possibile tracciare mappe che rappresentano la variabilità dell ’ instabilità di processo ( fig . 3 ). Nella definizione di un piano di prove sperimentali per individuare i parametri di processo per un nuovo materiale ha senso scegliere velocità di scansione del laser più sostenute . Questa assunzione consente , infatti , di iniziare l ’ indagine da una regione della finestra di processo dove ci sia minor instabilità e dunque minore variabilità naturale di processo . La ridotta variabilità consentirà anche
Mappa indicativa dell ’ instabilità del processo laser di fusione su letto di polvere al variare dei parametri di processo .
di ottimizzare il risultato finale con minor impiego di risorse e tempo . L ’ abbattimento dell ’ instabilità nella pozza di fusione influenza positivamente anche la variabilità della microstruttura e delle caratteristiche finali del componente prodotto per una miglior ripetibilità di processo .
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