A qualidade das peças metálicas impressas em 3D depende do pó

Como matéria-prima, a qualidade do pó metálico determina em grande parte a qualidade do produto final. De um modo geral, a limpeza, a morfologia e a distribuição granulométrica do pó são os principais fatores que restringem o desempenho de conformação das peças.

A morfologia do pó afeta diretamente a densidade aparente e a fluidez, que por sua vez afetam o processo de alimentação e espalhamento do pó e o desempenho final das peças. Na fabricação aditiva por fusão em leito de pó, o mecanismo de espalhamento do pó espalha as partículas de pó uniformemente na área de conformação, e uma boa fluidez é a chave para obter um leito de pó uniforme e plano. Os pós esféricos e quase esféricos apresentam boa fluidez, elevada densidade aparente, elevada densidade e estrutura uniforme, sendo as matérias-primas preferidas para o fabrico aditivo por fusão em leito de pó.

No entanto, se houver pó oco e pó satélite em pós esféricos e quase esféricos, o desempenho final das peças será reduzido. O pó oco representa uma maior proporção em pós com um tamanho de partícula superior a 70 µm, o que provocará defeitos como poros nas peças moldadas, que são difíceis de eliminar; o pó satélite reduzirá a fluidez do pó e dificultará a acumulação uniforme do pó durante o espalhamento de camadas contínuas de pó, causando defeitos nas peças. Assim sendo, os pós metálicos para fabrico aditivo por fusão em leito de pó devem minimizar a proporção de pó oco e pó satélite nas matérias-primas do pó.

A distribuição do tamanho das partículas do pó é utilizada para caracterizar a composição e as alterações das partículas com diferentes tamanhos de partículas no sistema de partículas do pó e é um parâmetro importante utilizado para descrever as características das partículas do pó.

O tamanho das partículas do pó afeta diretamente a qualidade do espalhamento do pó, a velocidade de conformação, a precisão da conformação e a uniformidade organizacional do processo de fabrico aditivo. Para diferentes processos, o tamanho das partículas do pó selecionado é diferente. Em termos gerais, a tecnologia de fusão seletiva a laser (SLM) seleciona pós com um tamanho de partícula de 15 a 45 µm, enquanto a tecnologia de fusão seletiva por feixe de eletrões (SEBM) seleciona pós com um tamanho de partícula de 45 a 106 µm.

Do ponto de vista da termodinâmica e da cinética, quanto mais pequenas forem as partículas de pó, maior será a sua área superficial específica e maior será a força motriz de sinterização, ou seja, as partículas pequenas de pó são propícias à conformação de peças. No entanto, pós com partículas muito finas resultarão numa fluidez reduzida, baixa densidade e condutividade elétrica do pó, bem como uma deterioração da conformabilidade do pó, com tendência para a esferoidização durante o processo de impressão. Partículas de pó demasiado grossas reduzirão a atividade de sinterização, a uniformidade de espalhamento do pó e a precisão da conformação.

Portanto, de acordo com os requisitos de desempenho das peças finais, os pós grossos e finos são adequadamente combinados para melhorar a densidade aparente e a fluidez dos pós, o que é propício para a fabricação aditiva por fusão em leito de pó. Os investigadores acreditam que, dentro da gama geral de tamanho de partículas do processo de fabrico aditivo por fusão em leito de pó a laser, a utilização de uma distribuição granulométrica mais ampla pode aumentar o preenchimento de partículas pequenas nos espaços entre as partículas grandes e melhorar a densidade do leito de pó durante o processo de deposição do pó.

A partir do estado atual da investigação sobre a influência das alterações das características do pó na qualidade da conformação, as alterações no tamanho, morfologia e estado da superfície do pó afetam o espalhamento e a qualidade da conformação do pó. Em termos de densidade de conformação, uma distribuição granulométrica razoável, uma maior esfericidade e uma menor coesão entre as partículas podem melhorar a densidade solta e a qualidade do espalhamento do pó, reduzir ainda mais o número de poros e defeitos não fundidos na amostra de conformação e melhorar a densidade da conformação.