Минимизация пористости в аддитивном производстве с помощью СЭМ Phenom ParticleX AM от компании Thermo Fisher Scientific

Пористость возникает, когда металлическая деталь, напечатанная на 3D-принтере, содержит пустоты или полости. Это неполное плавление является результатом образования газовых карманов внутри металлического порошка и вариаций размера гранул порошка. Пористость приводит к тому, что плотность напечатанной детали меньше теоретической плотности материала. Впоследствии, отклоняясь от теоретической плотности материала, другие свойства материала также могут отклоняться от своих теоретических значений. Конечным результатом этого является то, что внутри печатной детали могут возникать различные напряжения. Эти напряжения могут вызвать различные механизмы разрушения детали после ее окончательного применения, включая растрескивание, коробление, образование металлических шариков и расслоение.

Пористость связана со свойствами исходного материала (металлического порошка), используемого для печати. Три из наиболее важных свойств порошка для аддитивного производства металлов — это его гранулометрический состав, морфология и химический состав.
Мониторинг этих характеристик порошка может быть сложной задачей по нескольким причинам. Во-первых, необходимо проанализировать достаточно большое количество порошка, чтобы убедиться в наличии соответствующего распределения по размерам в статистически значимой части порошка. Кроме того, в этом большом количестве порошка отсутствуют «частицы-убийцы». В этом смысле может возникнуть необходимость найти «иголку в стоге сена», когда дело доходит до анализа порошка для изготовления добавок для металлов: одна частица, превышающая толщину печатного слоя, может иметь серьезные последствия. Во-вторых, большая часть этого порошка существует в масштабе, превышающем оптический предел; итак, чтобы исследовать различные критические элементы морфологии порошка (например, соотношение сторон, частицы-спутники, агломераты, сферичность, округлость, эквивалентный диаметр круга, удлинение, округлость, форм-фактор и т. д.) для этих небольших масштабов требуется микроскоп с большим увеличением. Наконец, в идеале должен быть известен конкретный химический состав каждой отдельной частицы в порошке, поскольку даже очень небольшие следы загрязняющего порошка в порошковой подушке могут привести к резкому изменению свойств печатной детали. Кульминация этих требований предполагает, что для надлежащего мониторинга и определения характеристик порошка для аддитивного производства металлов потребуется мощный микроскоп с автоматизацией и способностью одновременно определять элементный состав. поскольку даже очень маленькие следы загрязняющего порошка в порошковой подложке могут привести к резкому изменению свойств печатной детали.

Phenom ParticleX AM обеспечивает все в одном решении для анализа металлических порошков, используемых в аддитивном производстве. Эта платформа может автоматически анализировать порошки с точки зрения их распределения по размерам, морфологии и химического состава. Система оснащена большим держателем (100×100 мм), способным одновременно вмещать до 36 образцов. После анализа предоставляется сортируемая таблица данных, соответствующая выбранной оператором области, а также спектр ЭДС для каждой частицы, проанализированной во время анализа.

Программное обеспечение ParticleX можно использовать для анализа как поступающего первичного порошка, полученного от поставщика, в качестве проверки качества, так и для анализа вторичного порошка, чтобы выяснить, насколько критические свойства этого порошка отличаются от свойств первичного. Своевременный контроль всех вышеуказанных параметров позволяет сократить до минимума возможный брак, связанный с некачественными исходными порошками, а также подготовить полноценный отчет, включающий необходимую информацию для оценки качества производства.

Ссылка на источник здесь.

Подробнее о микроскопе ParticleX здесь.