{"id":2897,"date":"2022-02-23T13:47:40","date_gmt":"2022-02-23T13:47:40","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/?p=2897"},"modified":"2025-07-11T07:43:55","modified_gmt":"2025-07-11T07:43:55","slug":"beam-shaping-additive-manufacturing","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/beam-shaping-additive-manufacturing\/","title":{"rendered":"Additive manufacturing: il beam shaping nei sistemi PBF-LB\/M"},"content":{"rendered":"\n<h2 class=\"wp-block-heading\">La fusione laser a letto di polvere del metallo (PBF-LB\/M) \u00e8 la tecnologia per l&#8217;additive manufacturing leader per la produzione di parti di alta qualit\u00e0 e precisione da una vasta gamma di metalli. Sfortunatamente la produttivit\u00e0 della PBF-LB\/M \u00e8 bassa, limitando il suo uso a parti ad alto costo o alla prototipazione e impedendone l\u2019impiego per la produzione di grandi volumi.\u00a0<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Una delle ragioni per questa limitazione in produttivit\u00e0 \u00e8 l\u2019impiego di laser a modo singolo con dimensioni fisse dello spot per sistemi<strong> PBF-LB\/M<\/strong> che consentono la produzione di elementi fini.\u00a0Tuttavia, le piccole dimensioni dello spot e la forma gaussiana del fascio che ne derivano precludono una produzione pi\u00f9 rapida di elementi pi\u00f9 grandi. Espandere il fascio lavorando fuori fuoco o usando un obiettivo zoom non risolve il problema perch\u00e9 il profilo del fascio risultante \u00e8 ancora gaussiano, la cui forma a picco causa il surriscaldamento, con conseguente generazione di fumo, spruzzi e porosit\u00e0. Invece \u00e8 necessaria una forma del fascio che generi un profilo di temperatura pi\u00f9 piatto. La forma ottimale del fascio dipende da diversi parametri, tra cui le propriet\u00e0 termiche della polvere, la dimensione dello spot, la velocit\u00e0 di scansione, la potenza ottica e l\u2019obiettivo finale. La sorgente laser per la PBF-LB\/M ideale fornirebbe quindi un fascio mono-modale per la produzione di elementi fini e una famiglia di fasci pi\u00f9 grandi con forme ottimizzate per la produzione di elementi pi\u00f9 grandi. Fino a poco tempo fa, nessuna sorgente laser era in grado di fornire questa versatilit\u00e0.\u00a0Il laser a fibra AFX di <strong><a href=\"https:\/\/www.nlight.net\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">nLIGHT<\/a> <\/strong>risolve il problema della produttivit\u00e0 della PBF-LB\/M fornendo <strong><a href=\"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/2022\/02\/16\/perche-il-beam-shaping-e-cosi-importante\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">una forma del fascio<\/a> <\/strong>che \u00e8 sintonizzabile da un modo singolo vero (gaussiano di 14 \u00b5m) a un anello di 40 \u00b5m, con numerose forme intermedie per ottimizzare il deposito di calore (vedi alcuni esempi di forma del fascio nella figura in basso). <\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"195\" src=\"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/epic03-A.jpg\" alt=\"Nella figura 4a i diversi profili del fascio laser a fibra AFX di nLIGHT che consente una maggiore produttivit\u00e0 e qualit\u00e0 nell\u2019AM (\u00a9 nLIGHT).\" class=\"wp-image-2898\" title=\"Nella figura 4a i diversi profili del fascio laser a fibra AFX di nLIGHT che consente una maggiore produttivit\u00e0 e qualit\u00e0 nell\u2019AM (\u00a9 nLIGHT).\" srcset=\"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/epic03-A.jpg 800w, https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/epic03-A-300x73.jpg 300w, https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/epic03-A-768x187.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><figcaption>Nella figura i diversi profili del fascio laser a fibra  AFX  di nLIGHT che consente una maggiore produttivit\u00e0 e qualit\u00e0 nell\u2019AM (\u00a9 nLIGHT). <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Alcuni tra i principali integratori di strumenti e laboratori di ricerca hanno dimostrato i vantaggi di AFX nei sistemi PBF-LB\/M. I risultati chiave includono:<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">&#8211; aumento di quasi 8 volte della velocit\u00e0 di produzione per la lega di titanio, mantenendo eccellenti propriet\u00e0 del materiale (densit\u00e0 &gt;99,8%);<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">&#8211; aumento simultaneo del tasso di produzione (di circa 2 volte), della finestra di processo e della qualit\u00e0 del pezzo per l\u2019acciaio inossidabile 316L;<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">&#8211; capacit\u00e0 di controllare la microstruttura e quindi le propriet\u00e0 del materiale dell\u2019Inconel 718 (con l\u2019azienda Aconity3D);<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">&#8211; drastica riduzione dell\u2019instabilit\u00e0 del melt-pool, con conseguente generazione notevolmente ridotta di fuliggine, spruzzi e pori.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">AFX raggiunge questa prestazione rivoluzionaria tramite una nuova tecnologia che permette di sintonizzare la forma del fascio all\u2019interno della fibra ottica (senza ottiche free-space). La fibra di alimentazione AFX \u00e8 in grado di guidare sia un fascio single-mode che uno ad anello, e il profilo del fascio viene sintonizzato variando la suddivisione della potenza del laser tra queste regioni. I fasci non gaussiani di AFX hanno comunque un\u2019alta qualit\u00e0, mantenendo una grande profondit\u00e0 di fuoco (finestra di processo) e permettendo l\u2019uso di ottiche e scanner standard. La sintonizzazione del fascio con AFX \u00e8 molto veloce (&lt;25 ms), permettendo di cambiare il profilo del fascio al volo durante la produzione di un pezzo.\u00a0 <br><\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">I vantaggi del beam shaping nel PBF-LB\/M<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Poich\u00e9 AFX \u00e8 una tecnologia interamente in fibra, evita i ben noti svantaggi in termini di affidabilit\u00e0 e prestazioni dei sistemi ottici free-space, compresa la sensibilit\u00e0 alla contaminazione, all\u2019allineamento e alle condizioni ambientali, la perdita ottica e il thermal lensing. AFX \u00e8 disponibile a livelli di potenza fino a 1,2 kW, e le forme del fascio ottimizzate consentono di utilizzare l\u2019intera potenza mantenendo eccellenti propriet\u00e0 del materiale, massimizzando i tassi di costruzione della PBF-LB\/M.\u00a0I <strong>laser a fibra AFX<\/strong> mantengono tutti i vantaggi standard dei laser a fibra nLIGHT, compresa la stabilit\u00e0 e la sintonizzazione ad alta potenza, l\u2019insensibilit\u00e0 ai riflessi posteriori per una lavorazione ininterrotta dei materiali riflettenti, e la velocit\u00e0 di modulazione leader nel settore (100 kHz) e i tempi di salita e discesa (\u22645 ms) per un controllo preciso della deposizione di calore e la sincronizzazione con eventi esterni.\u00a0Le prestazioni impareggiabili di AFX, le forme di fascio ottimizzate e la regolazione veloce del fascio stanno permettendo una nuova generazione di sistemi PBF-LB\/M ad alta produttivit\u00e0 per la produzione in serie.\u00a0<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"336\" src=\"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/epic03-C.jpg\" alt=\"Nella figura 4c, i risultati nell\u2019AM dell\u2019acciaio inossidabile1 usando AFX di nLIGHT (\u00a9TUM).\" class=\"wp-image-2900\" title=\"Nella figura 4c, i risultati nell\u2019AM dell\u2019acciaio inossidabile1 usando AFX di nLIGHT (\u00a9TUM).\" srcset=\"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/epic03-C.jpg 800w, https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/epic03-C-300x126.jpg 300w, https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/epic03-C-768x323.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><figcaption>Nella figura, i risultati nell\u2019AM dell\u2019acciaio inossidabile1 usando AFX di nLIGHT (\u00a9TUM).<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Nelle figure<\/strong> sono riportati due esempi di applicazione di AFX. Anche con il supporto nella distribuzione e lo sviluppo da parte dell\u2019azienda Optoprim, \u00a0 sono stati raggiunti risultati eccellenti nell\u2019aumento della produttivit\u00e0 e della qualit\u00e0 nell\u2019AM del titanio dall\u2019azienda Aconity3D e dell\u2019acciaio inossidabile dalla Technical University di Monaco (TUM)<sup>1<\/sup>, rispettivamente.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>La fusione laser a letto di polvere del metallo (PBF-LB\/M) \u00e8 la tecnologia AM leader per la produzione di parti di alta qualit\u00e0 e precisione da una vasta gamma di metalli. 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