The layerwise nature of laser powder bed fusion processes (LPBF) allows the inline acquisition of a wide range of data, which reflects the stability of the process and anticipates the final part quality. However, there is still a lack of instruments and methodologies to implement corrective actions during the process to get rid of defects. Penelope, the first LPBF system prototype concept that combines in-situ defect detection and defect removal capabilities, is able to delete in-plane and out-of-plane defects utilizing an embedded surface grinding system. The possibility of grinding away the defective layers opens different questions, which may be crucial for the success of this new brand AM solution. One of them concerns the possibility of reusing the remaining powder for a new printing process even after contamination coming from the grinding chip. Powder recycling is a common practice, which is widely adopted in the industry to dramatically reduce material costs. It consists of collecting the remaining powder from the powder bed and the overflow at the end of the process in order to use it for another printing session. Usually, the used powder is sieved and mixed with pure powder to eliminate powder contamination and to preserve average powder properties, which play a major role in process stability and final part quality. Despite many studies deepen these aspects, no one still discussed the recyclability of powder contaminated by chip. Furthermore, no previous information about chip dimension, morphology, and chemical composition is known. This study tries to fulfill this gap, which is fundamental for the implementation of the hybrid SLM solution on a larger scale. This work demonstrates that the grinding process generates a very small quantity of chips, which can be almost entirely separated from the remaining powder thanks to common sieving procedures. Moreover, even if small particles (lower than 50 μm) remain in the powder feedstock, their morphological and chemical composition are not distinguishable from the rest of the powder particles.
La natura a strati dei processi di fusione del letto di polvere laser (LPBF) consente l'acquisizione in linea di un'ampia gamma di dati, che riflette la stabilità del processo e anticipa la qualità della parte finale. Tuttavia, mancano ancora strumenti e metodologie per implementare azioni correttive durante il processo per eliminare i difetti. Penelope, il primo prototipo di sistema LPBF che combina il rilevamento dei difetti in situ e le capacità di rimozione dei difetti, è in grado di eliminare i difetti nel piano e fuori dal piano utilizzando un sistema di rettifica superficiale incorporato. La possibilità di smerigliare gli strati difettosi apre diverse domande, che possono essere cruciali per il successo di questa nuova soluzione AM di marca. Uno di questi riguarda la possibilità di riutilizzare la polvere rimanente per un nuovo processo di stampa anche dopo la contaminazione proveniente dal truciolo di macinazione. Il riciclaggio delle polveri è una pratica comune, ampiamente adottata nel settore per ridurre drasticamente i costi dei materiali. Consiste nel raccogliere la polvere rimanente dal letto di polvere e il trabocco alla fine del processo per utilizzarlo per un'altra sessione di stampa. Di solito, la polvere utilizzata viene setacciata e miscelata con polvere pura per eliminare la contaminazione della polvere e per preservare le proprietà medie della polvere, che svolgono un ruolo importante nella stabilità del processo e nella qualità della parte finale. Nonostante molti studi approfondiscano questi aspetti, nessuno ha ancora discusso della riciclabilità della polvere contaminata da trucioli. Inoltre, non sono note informazioni precedenti sulla dimensione del chip, la morfologia e la composizione chimica. Questo studio cerca di colmare questa lacuna, fondamentale per l'implementazione della soluzione SLM ibrida su scala più ampia. Questo lavoro dimostra che il processo di macinazione genera una piccolissima quantità di trucioli, che può essere quasi completamente separata dalla polvere rimanente grazie alle comuni procedure di setacciatura. Inoltre, anche se nella carica di polvere rimangono piccole particelle (inferiori a 50 μm), la loro composizione morfologica e chimica non sono distinguibili dal resto delle particelle di polvere.
Evaluation on powder recyclability for a hybrid additive manufacturing process
Sharma, Mridul
2020/2021
Abstract
The layerwise nature of laser powder bed fusion processes (LPBF) allows the inline acquisition of a wide range of data, which reflects the stability of the process and anticipates the final part quality. However, there is still a lack of instruments and methodologies to implement corrective actions during the process to get rid of defects. Penelope, the first LPBF system prototype concept that combines in-situ defect detection and defect removal capabilities, is able to delete in-plane and out-of-plane defects utilizing an embedded surface grinding system. The possibility of grinding away the defective layers opens different questions, which may be crucial for the success of this new brand AM solution. One of them concerns the possibility of reusing the remaining powder for a new printing process even after contamination coming from the grinding chip. Powder recycling is a common practice, which is widely adopted in the industry to dramatically reduce material costs. It consists of collecting the remaining powder from the powder bed and the overflow at the end of the process in order to use it for another printing session. Usually, the used powder is sieved and mixed with pure powder to eliminate powder contamination and to preserve average powder properties, which play a major role in process stability and final part quality. Despite many studies deepen these aspects, no one still discussed the recyclability of powder contaminated by chip. Furthermore, no previous information about chip dimension, morphology, and chemical composition is known. This study tries to fulfill this gap, which is fundamental for the implementation of the hybrid SLM solution on a larger scale. This work demonstrates that the grinding process generates a very small quantity of chips, which can be almost entirely separated from the remaining powder thanks to common sieving procedures. Moreover, even if small particles (lower than 50 μm) remain in the powder feedstock, their morphological and chemical composition are not distinguishable from the rest of the powder particles.| File | Dimensione | Formato | |
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