Sviluppo e ottimizzazione della strategia di scansione oscillante applicata al processo Directed Energy Deposition di acciaio AISI 316L = Development and optimization of the oscillating scanning strategy applied to the Directed Energy Deposition process of AISI 316L steel

Il presente lavoro di tesi è sviluppato in collaborazione con il Politecnico di Torino e Prima Industrie S.p.A., leader nella produzione di sistemi laser per applicazioni industriali, in particolare per la lavorazione della lamiera. La rapida diffusione e conseguente evoluzione della Fabbricazione Additiva nei settori aerospaziali, automotive ed energetici hanno attirato l’interesse dell’azienda nella ricerca e sviluppo, culminato con la nascita della divisione interna Prima Additive. Grazie ad uno storico know-how, è tra i pochi produttori e distributori al mondo a proporre le migliori tecnologie laser per Additive Manufacturing. La continua necessità, imposta dal mercato, di riduzione dei tempi di produzione e di maggiore versatilità e flessibilità deve essere soddisfatta per poter garantire la produzione o riparazione di componenti complessi ad alto valore aggiunto. La soluzione a questa richiesta è l’adozione di una strategia di scansione oscillante, già consolidata nei processi di saldatura, ma innovativa nei processi di Fabbricazione Additiva. Questa tecnica, che consiste nel sovrapporre alla velocità di avanzamento del fascio laser un’oscillazione circolare ad elevata frequenza, genera uno spot del laser apparente, variabile a seconda dell’esigenza: piccolo in caso di dettagli, grande per la riparazione di componenti di dimensioni elevate. Naturalmente, ciò incrementa in modo notevole l’efficienza. L’obiettivo dell’elaborato è lo sviluppo di questa tecnica applicata alla Directed Energy Deposition, ottimizzando i parametri di processo e valutando la loro influenza sulla microstruttura e sulla geometria dei campioni realizzati, tramite l’analisi metallografica di Single Scan Tracks e Single Layers. Infine, con i migliori parametri sono prodotti e analizzati i Massive Cubes. La polvere impiegata è di acciaio AISI 316L, in quanto facilmente processabile con questa tecnologia di produzione e con un’ottima resistenza alla corrosione, una buona lavorabilità e saldabilità. In questo documento è presente una panoramica generale dell’Additive Manufacturing e delle varie tecnologie additive, soffermandosi maggiormente sul processo di Directed Energy Deposition, sui parametri di processo, sulla strategia di scansione oscillante e sull’acciaio AISI 316L. Ad una parte relativa alla descrizione delle strumentazioni utilizzate e delle attività sperimentali svolte, segue l’analisi di campioni realizzati nell’ambito del progetto regionale STAMP (Sviluppo Tecnologico dell’Additive Manufacturing in Piemonte), finanziato dalla regione Piemonte, concludendo con la discussione dei risultati ottenuti.