Metal Eklemeli İmalat (AM) veya Toz Metalurjisi süreçlerinde, başarı ile başarısızlık arasındaki ince çizgi genellikle çıplak gözle görülemeyen bir detayda saklıdır: Partikül Boyut Dağılımı (Particle Size Distribution - PSD).
Bir metal tozunun kimyasal analizi (örneğin Ti6Al4V veya 316L olması) mükemmel olabilir; ancak partikül boyutları kullandığınız üretim teknolojisine (SLM, EBM veya MIM) uygun değilse, o tozdan verim almanız imkansızdır. Peki, D10, D50, D90 değerleri ne anlama gelir ve üretim kalitesini nasıl etkiler?
Basitçe ifade etmek gerekirse, bir toz partisindeki taneciklerin boyutlarının istatistiksel dağılımıdır. Hiçbir üretim yönteminde tüm toz taneleri aynı boyutta (örneğin hepsi tam 30 mikron) olamaz. Her zaman bir "çan eğrisi" dağılımı vardır.
Bu dağılımı anlamak için şu üç kritik metriği bilmek gerekir:
D10: Tozların en küçük %10'luk kısmının boyut sınırıdır. (Çok ince tozlar).
D50 (Medyan): Ortalama partikül boyutudur.
D90: Tozların %90'ının altında kaldığı üst sınırdır. (Kaba tozlar).
İyi bir metal parça üretmek için, tozun makine haznesine su gibi akması ve boşluksuz yerleşmesi gerekir.
Çok İnce Tozlar (<10 µm): Yüzey enerjileri yüksektir, birbirlerine yapışırlar (topaklanma) ve akmazlar. Bu da makinede "serim hatalarına" yol açar.
Çok Kaba Tozlar (>100 µm): Çok iyi akarlar ancak aralarında büyük boşluklar kalır. Bu da nihai parçada gözenekliliğe (porosity) neden olur. İdeal PSD, bu iki ucun dengesidir: İnce tozlar, kaba tozların arasındaki boşlukları doldurarak maksimum paketleme yoğunluğunu sağlar.
Lazer toz yataklı sistemlerde (SLM/L-PBF), genellikle 20-60 mikronluk katmanlar serilir. Eğer tozunuzun içinde D90 değeri katman kalınlığından büyük partiküller varsa (örneğin 50 mikronluk katmana 70 mikronluk bir taş koymak gibi), serici bıçak (recoater blade) bu parçaya takılır ve sürükler. Sonuç: Baskı hatası ve duruş.
Ayrıca, daha ince partikül dağılımı (örneğin 15-45 µm), çok daha pürüzsüz yüzey kalitesi (Surface Finish) sağlar.
Hangi makineyi kullandığınız, ihtiyacınız olan PSD'yi belirler:
Lazer Eritme (SLM / DMLS): Genellikle 15-53 µm veya 20-63 µm. Lazerin odak çapı küçüktür, ince ve hassas toz ister.
Elektron Işını (EBM): Genellikle 45-105 µm. Daha kaba tozlar kullanılır çünkü EBM işlemi vakum altında yapılır ve çok ince tozlar "dumanlanma" (smoke effect) yapabilir.
Metal Enjeksiyon Kalıplama (MIM): Genellikle <22 µm. Çok ince tozlar, bağlayıcı (binder) ile daha iyi karışır.
Kaliteli bir toz tedarikçisi, her parti (batch) için Lazer Kırınımı (Laser Diffraction) yöntemiyle alınmış bir analiz sertifikası sunmalıdır. Elek analizi (Sieving) kaba tozlar için uygun olsa da, mikron mertebesindeki hassas tozlar için lazer analizi şarttır.
Piyasadaki "ucuz" metal tozlarının çoğu, genellikle PSD dağılımı kontrolsüz veya "geniş aralıklı" (wide spec) tozlardır. Bu tozlar;
Makine nozullarını tıkayabilir.
Parça dayanımını düşürebilir.
Yüksek yüzey pürüzlülüğü yaratarak son işlem maliyetlerini artırır.
Doğru PSD'ye sahip, sertifikalı metal tozu kullanmak, "deneme-yanılma" maliyetlerini ortadan kaldırır ve üretiminizi garanti altına alır.
