Processament làser d'escuma metàl·lica

Les escumes metàl·liques es classifiquen enescumes de cel·les obertes i de cèl·lules tancades. Les escumes de cèl·lules tancades tenen membranes que separen les cèl·lules veïnes o buits, mentre que les escumes de cèl·lules obertes tenen una xarxa de buits distribuïts aleatòriament que estan interconnectats tal com es mostra a les figures (a) i (b), respectivament. La categorització és d'alguna manera molt important, ja que distingeix les escumes metàl·liques segons les seves aplicacions. Les escumes metàl·liques de cèl·lules tancades tenen una alta rigidesa i s'utilitzen principalment en aplicacions estructurals. D'altra banda, les escumes de cèl·lules obertes s'utilitzen principalment en aplicacions funcionals com els intercanviadors de calor a causa de la seva gran superfície i estructura porosa connectada internament.

Per tant, els mètodes de processament són els principals responsablespersonalització d'escumes metàl·liquesa les seves aplicacions definint la seva estructura anatòmica o distribució de porus. Els mètodes de processament es classifiquen àmpliament en processos líquids i sòlids. El processament de líquids és el més popular en la producció comercial a causa de les altes taxes d'escuma i els alts rendiments. El procés crea porus en metalls líquids o semisòlids per qualsevol de les dues vies principals, l'escuma directa i indirecta. L'escuma directa es pot aconseguir introduint un gas (aire, nitrogen o argó) o introduint substàncies secundàries com TiH2, ZrH2, MgH2, CaCO3, etc. directament a la matriu metàl·lica fosa. En ambdós casos, es formen bombolles a la superfície de la fosa i queden atrapades i refredes per crear buits.

Quan s'utilitza el mètode d'escuma indirecta, el metall fos no s'escuma directament; en canvi, s'utilitzen certs precursors, com ara escumes de polímer o partícules inorgàniques i esferes buides de baixa densitat per a la colada del metall fos en una escuma. Processament de líquids, alhora que permet la producció massiva deescumes metàl·liquesen forma de làmina, manca d'estabilitat i controlabilitat. Com a resultat, les formes properes a la xarxa són difícils de produir. La diversitat de materials que es poden utilitzar per formar escumes amb aquest mètode també és molt limitada.

L'escuma d'estat sòlid es pot definir com un procés per a la fabricació d'escumes metàl·liques que manté la temperatura de processament dins del rang de temperatura de fusió del material base. Les escumes metàl·liques es preparen introduint l'agent de bufat directament en el metall sòlid barrejat (porositat intrínseca) o integrant la pols metàl·lica al voltant d'una plantilla temporal pretractada amb buits (porositat extrínseca). Encara que els processos d'estat sòlid es controlen de manera més fiable, són costosos. Les indústries manufactureres actuals són molt crítiques a l'hora de seleccionar productes per a la seva fabricació.

Escumes metàl·liquessón un nou tipus de material lleuger porós que consisteix en porus o buits dins d'un metall sòlid. Els porus es creen generalment dins del material base de manera incontrolada, seguint diferents rutes de procés per formar una estructura metàl·lica porosa altament aleatòria. La fracció de volum dels porus resultants és molt alta en comparació amb el material base, cosa que fa que el material sigui lleuger. A més del seu pes lleuger, el material ofereix una sèrie d'altres propietats estructurals destacades: una alta relació resistència-pes i un excel·lent amortiment de vibracions i un potencial d'absorció de soroll. Per incorporar l'escuma metàl·lica a qualsevol indústria, s'ha d'integrar estretament amb un procés de fabricació fiable. Els metalls escumats es caracteritzen per una alta rigidesa i una baixa resistència a la tracció i són propensos a fracturar-se sota càrrega. Per tant, els processos de fabricació convencionals no són convenients per processar la forma general de la fabricació d'escuma metàl·lica. Com a resultat, l'adopció generalitzada d'escumes metàl·liques es veu obstaculitzada. El mètode de processament làser és un mètode que utilitza una font de calor precisa, un làser, per processar el material en lloc d'una càrrega mecànica.