Libertà geometrica nel processo DED: definizione di un artefatto di riferimento e analisi delle criticità = Geometric freedom in the DED process: definition of a reference artifact and analysis of critical issues

L’evoluzione tecnologica del XX secolo ha condotto alla diffusione della produzione additiva, oggi identificata come una delle dodici tecnologie che guidano la quarta rivoluzione industriale. Essa è la tecnica di riferimento per la realizzazione dei prototipi; si stima infatti che il 60% dei componenti realizzati in AM siano destinati alla prototipazione, sia essa di tipo concettuale, funzionale, tecnica o ancora preserie. In questo studio, sono stati analizzati i benefici della fabbricazione additiva rispetto alle tecniche convenzionali e successivamente è stata posta l’attenzione su una particolare tecnica nota come deposizione ad energia diretta (in inglese Direct Energy Deposition - DED) destinata anche ai materiali polimerici e ceramici. La principale differenza di questa dirompente tecnologia rispetto ai processi a letto di polvere (Powder Bed Fusion - PBF) riguarda le modalità attraverso cui il materiale viene depositato. Nel processo DED la fusione del materiale (sottoforma di polvere o di filo) avviene in modo simultaneo alla deposizione e la sorgente di calore può essere un raggio laser, un fascio di elettroni o un arco elettrico. In base alla tipologia di alimentazione, alla sorgente di calore e ai parametri di lavorazione si ottengono componenti con differenti qualità superficiali e diverse proprietà fisiche e meccaniche. Sulla base della topologia della parte da fabbricare sono definite diverse strategie di scansione, tra cui raster, zig-zag, scacchiera, spirale, frattale e contour-parallel. In merito all’attività di laboratorio, l’analisi ha avuto come obiettivo lo studio della deposizione di materiale d’apporto (polvere AISI 316L) su substrato inclinato. Lo scopo dello studio deriva dalla possibile interferenza della testa di deposizione con la parte durante la fabbricazione con soli 3 assi macchina per componenti particolarmente complessi. Durante la progettazione del componente 3D attraverso il software Solidworks si è riscontrata esserci interferenza tra l’ugello e la parte da realizzare. Di conseguenza si è optato come unico modo alternativo di ruotare il componente attraverso il quarto asse macchina e depositare con il piano di lavoro inclinato rispetto alla testa di deposizione. Inizialmente sono state analizzate singole tracce depositate a differenti gradi di angolazione del substrato (5° - 10° - 15° - 20° - 25°) e confrontate con tracce depositate a 0°. Successivamente su parallelepipedi già formati, sono state analizzate deposizioni con inclinazione del piano di lavoro di 15, 20 e 25°. Questo lavoro sperimentale ha permesso di analizzare lo studio di fattibilità di deposizioni con substrato inclinato a fronte del problema di interferenza ugello-pezzo dovuto al particolare design del componente da realizzare o riparare.