Wprowadzenie nowatorskiej, optymalnej mieszanki gazów przez Linde wynika z wcześniejszych obiecujących wyników wspólnego programu rozwojowego pomiędzy Linde i 3D Medlab – obecnie częścią Marle Group – w celu poprawy jakości i wydajności zaawansowanych cienkich urządzeń medycznych wykonanych z Ti64.
W badaniu, podjętym w okresie od stycznia 2020 r. do marca 2021 r., zbadano wpływ nowego gazu procesowego na powstawanie rozprysków i stabilność procesu podczas stapiania laserowego złoża proszkowego (L-PBF) struktur sieci Ti64 i ich wynikające z tego właściwości. Monitorowanie procesu za pomocą obrazów tomografii optycznej wykazało, że emisja rozprysków została znacznie zmniejszona podczas pracy z mieszaninami argonu i helu w porównaniu z samym argonem. Wyniki badań potwierdziły, że unikalna mieszanka gazowa argon-hel firmy Linde zmniejsza emisję rozprysków o 35%, znacznie zmniejszając ryzyko wadliwych części i poprawiając ogólną jakość powierzchni.
„Zdolność do niezawodnego drukowania powtarzalnych produktów jest kluczem do poprawy kwalifikacji produktów, co ma kluczowe znaczenie dla branży medycznej” — powiedziała Sophie Dubiez-Le Goff, ekspert ds. metalurgii proszków w firmie Linde. „Ponadto, z komercyjnego punktu widzenia, czas drukowania jest największym pojedynczym elementem kosztowym w produkcji addytywnej, ale można to przyspieszyć w przypadku cienkich części, stosując odpowiednią mieszankę gazów atmosferycznych. Nowatorska mieszanka argonu i helu Linde została opracowana właśnie w tym celu i stanowi duży krok naprzód w produkcji tytanowych urządzeń medycznych”.
Poziomy porowatości i jakość powierzchni są podstawowymi czynnikami wpływającymi na jakość właściwości mechanicznych bardzo skomplikowanych części, zapewniając, że gotowy produkt jest jak najbardziej zbliżony do oryginalnej specyfikacji projektu, a także, że mniej części proszków metali może potencjalnie zostać uwolnionych do ludzkiego ciała .
„Porowatość jest pierwszym kryterium, którym przyglądamy się w kontekście określania jakości wyrobu medycznego wytwarzanego metodą przyrostową” – powiedział Gael Volpi, szef działu wytwarzania przyrostowego w Marle Group. „Wyniki naszego wspólnego badania gazów atmosferycznych z Linde pokazują, że odpowiednia równowaga helu i argonu w mieszaninie gazów procesowych – i łatwość wdrożenia – może mieć ogromny wpływ zarówno na jakość produkcji, jak i produktywność”.
Gaz obojętny w komorze druku jest krytycznym elementem, który może wpływać zarówno na jakość części, jak i ogólną prędkość produkcji, dlatego badanie miało na celu przede wszystkim ocenę idealnej mieszanki gazów, aby zoptymalizować oba wyniki. Podczas używania samego argonu podczas testów zaobserwowano, że znaczna ilość odprysków – lub cząstek stopionego metalu spowodowanych przez laser – rozpryskiwała się na sąsiednie drukowane części. Rozpryski na bardzo skomplikowanych częściach są niepożądane, co skutkuje gorszą jakością gwintów części. Dodatkowo użycie czystego argonu spowodowało osiągnięcie poziomu porowatości, który inżynierowie Linde i 3D Medlab uważali, że można go znacznie poprawić
„Wyższej produktywności nie osiągnięto kosztem jakości”, podkreśliła Sophie Dubiez-Le Goff. „Wręcz przeciwnie, dzięki nowej mieszance gazów procesowych, która jest tak skuteczna w zmniejszaniu zawartości porowatości o 70% – zgodnie z analizami tomografii mikrokomputerowej – właściwości sprężania pozostały porównywalne z częściami przetwarzanymi wyłącznie z argonem”.
