Trovare una guida dettagliata, che ti parli delle polveri metalliche, adatte alla produzione dei tuoi componenti meccanici, è come cercare un quadrifoglio.
La mia missione è poter rispondere a tutte le tue domande, tecniche e non, sulla stampa 3D per il settore meccanico in modo semplice e chiaro, evitando i tecnicismi incomprensibili, che ti allontanano da questa tecnologia.
La nostra mente tende a risparmiare energie, ecco perché quando ti trovi davanti a un argomento che vuoi conoscere, ma che è super complicato, te ne distanzi e lasci perdere: è una reazione di sopravvivenza. La stampa 3D, però, può darti dei benefici unici, ecco perché non puoi rinunciarci.
Non puoi rinunciare a:
1) personalizzare i tuoi componenti, con piena libertà creativa, senza perdere tempo, sprecare materiale e rimetterci capitali;
2) produrre on demand i tuoi componenti;
3) velocizzare la tua produzione fino ad un 1/3;
4) realizzare componenti complessi, in un unico passaggio produttivo.
Oggi, quindi, ti mostrerò quali sono le polveri metalliche presenti sul mercato e perché l’acciaio è la polvere più adatta per stampare componenti meccanici, che siano di ottima qualità metallurgica e resistenti.
La prossima settimana, invece, ti spiegherò chi sono i fornitori, quanto costano le polveri e come conservarle, evitando di immobilizzare troppo capitale o rovinare le tue scorte. Mi rivolgo sempre e solo ai metodi additivi per l’applicazione meccanica, dato che è mio settore di specializzazione da ben 45 anni.
I metalli con i quali il tuo progettista può creare liberamente nuovi mondi sono sempre in aggiornamento. Attualmente questa è la lista delle polveri metalliche più utilizzate:
- acciaio per utensili;
- acciaio inossidabile;
- Acciaio Maraging
- Puro titanio commerciabile;
lega di titanio;- lega di alluminio;
- superleghe a base di Nichel;
- leghe di cromo-cobalto;
- leghe a base di rame;
- oro;
- argento;
- platino;
- palladio;
- tantalio;
- ferro;
- alluminio;
- bronzo;
- Inconel[1] (nickel + cromo);
- tungsteno;
- carburo di tungsteno;
lega di titanio;Perché la specializzazione sulla famiglia degli acciai?
Ho scelto di focalizzarmi negli acciai, proprio perché è il materiale più utilizzato in ambito meccanico, per le sue ottime proprietà, come la solidità, la deformabilità e l’alta resistenza alla trazione e allo snervamento.
In più, l’acciaio si può lavorare facilmente con la stampa 3D, diversamente dalle lavorazioni tradizionali.
Saprai benissimo quanto sia complesso lavorare l’acciaio in asportazione truciolo e quanto sia più maneggevole l’alluminio. Per quanto riguarda i metodi additivi, è esattamente il contrario.
Grazie all’ottimizzazione topologica, calcoli matematici che compie la stampante 3D, questa tecnologia dispone il materiale solo dove è necessario, rendendo il tuo componente stabile, ma anche leggero.
Nella stampa 3D per l’applicazione meccanica l’acciaio è più adatto, rispetto all’alluminio, proprio per il peso ridotto e la stabilità del materiale, che rende i tuoi pezzi perfetti per i cinematismi meccanici
L’acciaio, che io definisco “Re dei metalli”, è la scelta migliore per produrre dei componenti meccanici in additive perché:
1) è un metallo resistente alla rottura a trazione e allo snervamento;
2) ha ottima deformabilità e durezza;
3) possiede un’alta conducibilità termica;
4) resiste alla corrosione, soprattutto gli acciai inossidabili; come ti spigherò fra qualche riga;
5) è una polvere più sicura, perché non è reattiva e quindi non richiede l’utilizzo di gas pericolosi, come l’argon;
6) è la polvere più economica presente sul mercato;
7) ti permette di produrre dei componenti senza pericolosi pori, che rendono instabili i tuoi pezzi.
L’alluminio necessita di più accortezze durante la sinterizzazione (fusione della polvere durante il processo di stampa) e questo perché, diversamente dall’acciaio, è un metallo che reagisce meglio all’ossigeno:
durante la fase di produzione l’alluminio potrebbe ossidarsi e formare così delle imperfezioni interne al componente
Quelle imperfezioni potrebbero trasformare i tuoi componenti meccanici a fragili castelli di sabbia.
Le conseguenze dall’ossidazione possono essere: una corrosione del tuo componente meccanico o una combustione.
Se installerai sui macchinari della tua produzione dei componenti stampati con fragile alluminio, rischierai di romperli prima del tempo e di rimanere giorni con la produzione ferma, perché dovrai trovare dei pezzi di ricambio alla svelta.
La sicurezza sul lavoro
Ho scelto l’acciaio anche perché tengo alla sicurezza dei miei operatori: l’acciaio non è una polvere reattiva, ovvero non esplode ad alte temperature, quando viene a contatto con l’ossigeno.
Le leghe d’alluminio, in particolare quelle che hanno una concentrazione di manganesio maggiore di 0.10 e di magnesio, dai 0. 25 agli 0.45, sono altamente infiammabili.
La polvere di alluminio legata in particolare con il magnesio, al contatto con l’ossigeno esplode
Durante la creazione del tuo componente, nella camera di stampa le temperature di fusione del laser raggiungono anche i 500 gradi, questo significa che, se la polvere che stai utilizzando per stampare è reattiva, ti serve un gas che tolga tutto l’ossigeno dall’area di stampa, o esploderà metà del tuo reparto produttivo.
In questi casi viene sfruttato il potere dell’argon, che si sostituisce all’ossigeno: l’argon viene pompato nella camera di stampa, rendendo la camera sicura per poter produrre.
Il problema qual è? L’argon è un killer letale per i tuoi operatori. Basta una leggera fuoriuscita di argon, che questo gas si sostituisce velocemente all’ossigeno dei polmoni soffocando le vittime in modo silenzioso. L’argon, infatti, è inodore, insapore e incolore.
L’acciaio, invece, ti permette di sfruttare l’azoto, un gas che si trova già nell’atmosfera per il 78%, quindi non mette a rischio la tua vita e quella dei tuoi operatori.
Inoltre, dato che l’azoto si trova già nell’aria, grazie ad un sistema di pompaggio, che ho installato sulla mia stampante 3D4STEEL, potrai avere questo gas gratis.
Costi e smaltimento
L’argon, oltre mietere vittime, è il gas più caro.
Grazie all’acciaio e ad una stampante 3D specializzata per questo materiale, ridurrai i costi di produzione e di gestione, risparmiando:
400 euro a stampa per l’argon +
1,28 euro (per ogni filtro di polvere) +
tutti i costi legati alla sicurezza nell’utilizzare un sistema generalista, con gas e polveri pericolose.
Non solo l’argon è pericoloso, ma anche le polveri reattive, che rimangono nel filtro dopo la stampa. Questo filtro deve essere smaltito con cautela, proprio perché, a contatto con l’ossigeno, potrebbe esplodere. Per evitare questi problemi, i produttori generalisti consigliano di bagnare il filtro.
Sembra un consiglio semplice da seguire, peccato che la polvere bagnata formi un fango pericolosissimo, altamente inquinante, che devi smaltire come un rifiuto pericoloso, seguendo severe indicazioni burocratiche.
I filtri che contengono polvere d’acciaio, invece, si possono smaltire nello stesso contenitore dei metalli comuni, che hai già in azienda, senza dover adattare misure estreme per salvaguardare la salute del tuo reparto tecnico e quella ambientale.
Ora che sai perché ho scelto di specializzare la mia stampante 3D nella famiglia degli acciai, sei pronto per ottenere un caso studio gratuito, che ti mostrerà i benefici della produzione additiva, in comparazione ai metodi tradizionali.
Ottieni un caso studio GRATUITO, calato sulla tua realtà meccanica
Il caso studio è calato in una realtà meccanica: non troverai esempi adatti al settore meccanico come questo, perché la stampa 3D viene sfruttata in tutto il mondo per settori sperimentali, realizzando componenti che sono lontanissimi da ciò che vedi e produci tutti i giorni.
Approfitta di questo blog per conoscere ogni aspetto della tecnologia che sul mercato nel 2024 supererà i quaranta miliardi di dollari.
Scarica la tua guida gratuita sulla stampa 3D per l’applicazione meccanica, cliccando sul bottone rosso sottostante.
Al prossimo articolo sulle polveri.
You can’t do today’s job with yesterday’s methods and be in business tomorrow.
Ivano Corsini
[1] Inconel è una super lega prodotta da un’azienda chiamata Special Metals Corporation, che ne ha registrato il nome. È composta fondamentalmente da nickel e cromo e ha una resistenza notevole alle alte temperature. Per questo è usata principalmente per applicazioni nelle industrie petrolifere, chimiche e aerospaziali (per le scatole nere degli aerei). Giornale online, il Replicatore.
