La stampa additiva metallica rappresenta un settore all’avanguardia della produzione metallurgica moderna. La forza di questa tecnologia è la possibilità di produrre componenti metallici topologicamente ottimizzati grazie a un’eccezionale libertà di design e di un processo di produzione che aggiunge selettivamente il materiale invece che rimuoverlo, come avviene nelle tecniche tradizionali. La tecnologia Selective Laser Melting (SLM o Powder Bed Fusion Laser Melting (PBF-LM)), permette infatti di produrre parti metalliche partendo da un letto di polveri metalliche con granulometrie comprese tra i 15 e i 63 μm, fuse per strati successivi per mezzo di un fascio laser focalizzato.

Il DIFILab, in collaborazione con l’INFN, si è dotato della macchina Print Sharp 250 equipaggiata con un laser a fibra single mode a 1064 nm con potenza pari a 500 W. La macchina consente la produzione di componenti di medie dimensioni, 250 x 250 x 300 mm circa. L’attrezzatura è configurata per la produzione di componenti in acciaio inossidabile 316L.

La macchina è fornita di un sistema a parametri aperti che permette di agire direttamente sulle variabili del processo di stampa, rendendo possibile lo studio e l’ottimizzazione del processo. 

Generazione di pezzi meccanici mediante stampante 3D a metallo

Il video mostra la produzione di uno strato in cui il laser infrarosso, che è focalizzato sul piano di costruzione, viene guidato nelle zone in cui il progetto richiede l’esistenza di materiale consolidato. In tali zone, le polveri metalliche di acciaio 316L assorbono il fascio laser e vengono portate a fusione, fenomeno evidenziato dalla generazione di lapilli.

Terminato lo strato, la piattaforma di lavoro viene abbassata di 30 𝜇𝑚 e un nuovo strato di polveri viene distribuito uniformemente sopra quello precedente. Inizia quindi un nuovo ciclo. La ripetizione di questo ciclo, strato dopo strato, porterà alla realizzazione del nostro manufatto, che crescerà sulla piattaforma di stampa dal basso verso l’alto.

Terminata la stampa vengono rimosse la polveri in eccesso non fuse e la piastra con i pezzi stampati viene sottoposta ad un trattamento termico al fine di eliminare le tensioni residue, dovute al processo di stampa. A questo punto i pezzi sono rimossi dal piatto di costruzione e a seconda delle esigenze sono pronti per ulteriori trattamenti o direttamente per l’utilizzo.

La macchina è gestita sia da personale DIFI che INFN permettendo un’ampia disponibilità di competenze e strumentazione, rendendo quindi possibile la gestione dalle fasi di disegno e progettazione fino al prodotto finito.