Produzione e caratterizzazione di provini in lega di alluminio processati tramite direct energy deposition al fine di ottimizzare i parametri di processo. = Production and characterization of aluminum alloy specimens processed by direct energy deposition in order to optimize the process parameters.

L’Additive Manufacturing sta diventando un’importante opzione di produzione industriale grazie ai numerosi vantaggi che comporta e alla possibilità di processare differenti materiali metallici caratterizzati da ottime proprietà meccaniche. Il presente lavoro di tesi, realizzato in collaborazione con l’azienda Prima Additive, ha avuto come scopo la produzione e la successiva caratterizzazione di provini in lega di alluminio F357, processati mediante un prototipo che utilizza la tecnologia additiva Direct Energy Deposition (DED), al fine di valutare l’influenza dei numerosi parametri di processo sulle caratteristiche, geometriche e microstrutturali, delle differenti tipologie di campioni prodotte: Single Scan Tracks (SST), Single Layers (SL), Thin Walls (TW) e Cubi. L’obiettivo finale è stato la valutazione della processabilità della lega utilizzata e l’ottimizzazione dei parametri di processo per ottenere campioni massivi privi di difetti e con basse percentuali di porosità. Partendo dai risultati di un lavoro precedente, relativo ai SST, è stata valutata inizialmente la ripetibilità del processo. Dall’analisi metallografica è emersa un’elevata regolarità geometrica e ottimi risultati in termini di porosità. I pori rilevati sono di tipo sferico e sono probabilmente dovuti al gas di processo intrappolato nel melt pool. I risultati inoltre sono indipendenti dalla sezione analizzata, ma sono state riscontrate marcate differenze in termini di dimensione delle tracce depositate e per tale motivo attualmente non è possibile parlare di perfetta ripetibilità. La realizzazione dei SL ha permesso di valutare l'interazione tra i SST introducendo il parametro Hatch Distance ed è stata svolta un’analisi dei principali difetti che si sono presentati. Sono stati riscontrati pori sferici ai bordi dei melt pool e la presenza di particelle di grosse dimensioni sulla superficie. Queste ultime sono causate probabilmente dalle elevate temperature del processo, la cui composizione è stata valutata al SEM. I risultati dell’analisi metallografica, indipendenti dalla sezione di taglio, mostrano ottimi risultati in termini di porosità ma non sono stati ottenuti risultati soddisfacenti in termini di ripetibilità. Al fine di valutare l’influenza dei parametri di processo sulla crescita lungo l’asse Z sono stati prodotti dei Thin Walls. I TW sono stati caratterizzati in termini di porosità, crescita e regolarità geometrica e hanno permesso di identificare il valore di ΔZ. Infine sono stati realizzati i Cubi che rappresentano la sintesi dei risultati ottenuti in precedenza. Sono state caratterizzate sezioni trasversali e longitudinali e sono state realizzate delle mappe di porosità, ottenendo dei risultati soddisfacenti sia in termini di porosità che di assenza di difetti. Tuttavia in alcuni campioni sono stati riscontrati dei difetti alla base del cubo. Probabilmente questa difettosità non è legata alla scelta dei parametri di processo ma ad un problema di instabilità dello stesso, che attualmente non si riesce a controllare appieno, e soprattutto ai numerosi problemi di processabilità dell’alluminio. A causa di queste difficoltà, che impattano sulla ripetibilità dei risultati, in futuro bisognerebbe introdurre degli accorgimenti per il controllo dei parametri durante la deposizione e, per rendere più stabile il processo, si potrebbe utilizzare inoltre un sistema per il riscaldamento della piattaforma di costruzione al fine di ridurre il gradiente termico.