Sophie Dubiez-Le Goff1 sophie.dubiez-le.goff@linde.com, Tobias Deckers1tobias.deckers@linde.com, Thomas Ammann1 thomas.ammann@linde.com, Elena Bernardo1 elena.bernardo.quejido@linde.com, Pierre Forêt1 pierre.foret@linde.com
1 (Linde GmbH, Germany)
In laser powder bed fusion (LPBF), process control and properties optimization are typically addressed through a careful selection of the laser- and scanning-based parameters, which are used to define an optimized process window for each material. Argon is used in most industrial LPBF printers as purge gas until a certain level of oxygen (typically below 1000 ppm) is reached and printing process starts. During the process, only small amounts of Ar are flushed to overcome unavoidable sources of leakage that might risk the required printing conditions. This means that the use of the process gas has been up to now limited to prevent molten metal from oxidation and contribute to cleanness by process by-products (spatter, fumes) transportation. However, this work highlights that the process gas can directly impact the formation of by-products and their spreading behavior, hence reduce the risk of manufacturing defective parts. Ti-alloys are selected as first case study. Three Ti64 lattice structures are manufactured via LPBF in Ar and compared to an optimized mixture of Ar/He under standard printing parameters. The employed EOS M290 (EOS GmbH) is coupled with an optical tomography (OT) monitoring system that allows tracking of incandescent spatters formed and ejected during the printing process. The results show the benefits of adding He as part of the process gas, since significant mitigation of incandescent ejections is observed. Lower amount of spatter and shorter trajectories are encountered in the presence of He. The same procedure is applied for Inconel718, which shows reduced intensity of the spattering under the Ar-He mixture. This tendency is even observed in both materials when operating under fast printing conditions, which highlights the possibility to achieve both enhanced part quality and increased productivity through a proper gas selection.
Come I gas tecnici migliorano l’affidabilità nella fusione a letto di polvere tramite laser.
Sophie Dubiez-Le Goff1 sophie.dubiez-le.goff@linde.com, Tobias Deckers1tobias.deckers@linde.com, Thomas Ammann1 thomas.ammann@linde.com, Elena Bernardo1 elena.bernardo.quejido@linde.com, Pierre Forêt1 pierre.foret@linde.com
1 (Linde GmbH, Germany)
Nella fusione laser a letto di polvere (LPBF), il controllo del processo e l’ottimizzazione delle proprietà vengono in genere affrontati attraverso un’attenta selezione dei parametri basati sul laser e sulla scansione, che vengono utilizzati per definire una finestra di processo ottimizzata per ciascun materiale. L’argon viene utilizzato nella maggior parte delle stampanti LPBF industriali come gas di lavaggio fino al raggiungimento di un certo livello di ossigeno (in genere inferiore a 1000 ppm) e all’avvio del processo di stampa. Durante il processo, solo piccole quantità di Ar vengono flussate per evitare inevitabili fonti di perdita che potrebbero mettere a rischio le condizioni di stampa richieste. Ciò significa che l’uso del gas di processo è stato finora limitato a prevenire l’ossidazione del metallo fuso e contribuire alla pulizia tramite il trasporto dei sottoprodotti del processo (schizzi, fumi). Tuttavia, questo lavoro evidenzia che il gas di processo può influire direttamente sulla formazione di sottoprodotti e sul loro comportamento di diffusione, riducendo quindi il rischio di produrre parti difettose. Le leghe Ti sono selezionate come primo caso di studio. Tre strutture reticolari Ti64 sono prodotte tramite LPBF in Ar e confrontate con una miscela ottimizzata di Ar/He con parametri di stampa standard. La EOS M290 (EOS GmbH) utilizzata è accoppiata a un sistema di monitoraggio della tomografia ottica (OT) che consente di tracciare gli schizzi incandescenti formati ed espulsi durante il processo di stampa. I risultati mostrano i vantaggi dell’aggiunta di He come parte del gas di processo, poiché si osserva una significativa riduzione delle espulsioni incandescenti. In presenza di He si incontrano minori quantità di schizzi e traiettorie più brevi. La stessa procedura viene applicata per Inconel718, che mostra una ridotta intensità degli schizzi sotto la miscela Ar-He. Questa tendenza si osserva anche in entrambi i materiali quando si opera in condizioni di stampa rapida, il che evidenzia la possibilità di ottenere sia una migliore qualità delle parti che una maggiore produttività attraverso una corretta selezione del gas.