Oggetto: Industrializzazione del processo di miscelazione avanzata di polveri metalliche per il settore dell’additive manufacturing (Cold Spray, SLM, etc.)
Progetto: POWMIX

Co-finanziato sul programma POR CAMPANIA – FESR 2014-2020 – DECRETO N°225 del 07/08/2018  – CUP: B32C18000070007 – SURF: 17048BP000000024 – UNIONE EUROPEA | Fondo Europeo di Sviluppo Regionale

 

 

La tecnica di miscelazione a letto fluido assistita da campi acustici consiste in una duplice azione di un gas in pressione e di un campo di pressione sonora. Tali azioni mescolano ed amalgamano miscele di polveri metalliche da utilizzare per la produzione di oggetti, caratterizzati da un elevato livello di personalizzazione sia per forma che per materiale, mediante tecnologie additive quali Cold Spray e 3D printing.

L’obiettivo finale del progetto POWMIX è stato quello di progettare e produrre un miscelatore su scala industriale in grado di realizzare mix omogenei (su scala micrometrica) di polveri metalliche, la cui composizione viene definita sulla base delle esigenze del committente e delle specifiche di funzionamento del componente da realizzare.

Il sistema di miscelazione integra la tecnica di miscelazione del letto fluido con quella del campo acustico che agisce da forzante fornendo l’energia alla fase fluida al fine di consentire e/o ottimizzare la separazione e l’aggregazione tra i diversi agglomerati di polvere (clusters), garantendo così l’omogeneità della miscela realizzata.

Le attività hanno previsto la progettazione completa e la produzione del sistema di miscelazione a letto fluido assistito da campi acustici:

  • Design 3D
  • Verifica Design
  • Validazione del sistema
  • Drawing Set
  • Produzione
  • Collaudo e Calibrazione

 

L’impianto di miscelazione avanzata ad impulso sonori è composto da:

–       Un reattore di fluidizzazione: costituisce l’elemento principale di tutto l’impianto, al suo interno sono presenti le polveri elementali da miscelare.

–       Struttura di supporto: costituisce il telaio dell’impianto e garantisce la movimentazione del reattore per il carico/scarico delle polveri.

–       Sistema di generazione e propagazione del campo acustico: fornisce al letto di polveri le onde acustiche (forzante) per la realizzazione del processo.

–       Sistema di gestione e monitoraggio: costituisce l’interfaccia dell’impianto e permette un controllo continuo della qualità sul processo.

 

Per eseguire le operazioni di fluidizzazione e miscelazione delle polveri, viene insufflato azoto dal basso verso l’altro, all’interno del reattore di fluidizzazione. La portata del fluido di processo viene continuamente monitorata mediante un sensore MFC (Mass Flow Controller). Attraverso un piatto di distribuzione (bronzo sinterizzato) il flusso gassoso permea attraverso il letto di polvere rendendolo fluido (fluidizzazione), cioè:

–       oggetti più densi se calati in un letto fluidizzato affondano;

–       sotto inclinazione del condotto, il pelo libero del solido rimane orizzontale;

–       praticare fori laterali al condotto comporta la fuoriuscita continua di materiale del letto.

La perdita di carico del flusso di azoto, viene misurata attraverso trasduttori di pressione posti a monte e a valle del letto.

L’impianto di generazione e propagazione del campo acustico  è costituito da:

–       un generatore d’onda: capace di produrre un segnale di forma, ampiezza, e frequenza desiderate.

–       un amplificatore di segnale: capace di generare un segnale di intensità pari a circa 150 dB.

–       un altoparlante: installato sulla testa del reattore per la riproduzione del segnale acustico

–       un microfono: per monitorare il campo sonoro fornito al letto di polveri.

Il feedback sulla composizione dei cluster (omogeneizzazione della miscela) è ottenuto attraverso sensori ottici posti all’interno della camera di fluidizzazione.

 

L’impianto così progettato permette di processare più di 100 kg di polveri metalliche per la realizzazione delle miscele custom.