Thermo Fisher Scientific zaprezentował Explorer 4 Additive – pierwszy skaningowy mikroskop elektronowy przeznaczony do badania parametrów proszków do druku 3D z metalu. Pozwala on określić rozmiar, kształt i skład chemiczny ziaren. Pojawienie się tego typu urządzenia na rynku jest kolejnym wskaźnikiem, że druk z metalu z technologii wykorzystywanej do tworzenia prototypów staje się technologią produkcyjną.
Druk 3D metodą spiekania lub stapiania proszku metalicznego wiąże się zwykle z pozostawaniem sporej ilości niewykorzystanego proszku po wydruku. Zważywszy na cenę proszków metalicznych oczywiste wydaje się, że pozostały materiał należy wykorzystać ponownie do druku. Wysoka cena związana jest jednak z wygórowanymi wymaganiami jakościowymi, które muszą spełnić proszki do druku przestrzennego z metali. Aby wydruki zachowały pożądane właściwości, kluczowe jest utrzymanie fizykochemicznych parametrów proszku w ścisłym przedziale.
Proszek, nawet jeśli nie zostaje wykorzystany do tworzenia wydruku, ulega gwałtownemu ogrzewaniu, które może wpływać na rozmiar ziaren, ich kształt oraz skład chemiczny. W szczególności spiekaniu/stapianiu laserem może towarzyszyć generowanie mgły metalicznych nanocząstek, które mogą osadzać się w złożu. Jeżeli w komorze zapewniony jest stały przepływ gazu, problem daje się w dużej mierze wyeliminować.
Ziarna znajdujące się blisko granicy wydruku mogą z kolei ulegać częściowemu stopieniu i łączyć się w większe aglomeraty. Wreszcie zwiększona temperatura sprzyja przemianom chemicznym w cząstkach metalu. Jeżeli jednak wydruk prowadzony jest w atmosferze gazu obojętnego (argonu), bez dostępu tlenu i azotu, można uniknąć zmian w składzie chemicznym proszku.
Czy takie środki zapobiegawcze sprawdzają się w praktyce? I tak, i nie. Z jednej strony, testy polegające na zawracaniu do drukarki pozostałego po druku proszku (oczywiście po przesianiu przez sito) kilkanaście lub nawet kilkadziesiąt razy pokazują, że nie wpływa to w drastyczny sposób na właściwości drukowanych elementów. Z drugiej, raczej nie udałoby się to bez rygorystycznego przestrzegania wymienionych wyżej środków zapobiegawczych, a autorzy testów zaznaczają, że wynik zależy od rodzaju proszku, typu drukarki i parametrów druku.
Jak w takim razie w szybki sposób zbadać wszystkie parametry wykorzystywanego wtórnie proszku? Odpowiedź dał niedawno Thermo Fisher Scientific, który zaprezentował Explorer 4 Additive – pierwszy skaningowy mikroskop elektronowy zaprojektowany specjalnie w celu analizowania właściwości proszków metalicznych. Urządzenie automatycznie określa trzy najważniejsze parametry, czyli kształt ziaren, ich rozmiar oraz skład chemiczny.
Producent deklaruje, że SEM pozwala określić wielkość i morfologię cząstek metalu w znacznie dokładniejszy sposób od alternatywnych technik i obejmuje zakres rozmiarów typowy dla proszków metalicznych (co daje przewagę nad określaniem rozmiaru techniką DLS czy poprzez przesiewanie). Do określania składu chemicznego wykorzystuje spektroskopię dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDX, energy dispersive X-ray spectroscopy). Analiza przebiegać ma szybko i automatycznie, więc Explorer 4 Additive ma sprawdzić się idealnie w przemysłowym druku 3D.
źródła: thermofisher.mediaroom.com, www.fei.com