Ottimizzazione di strutture di supporto per componenti prodotti con processo EBM = Optimization of support structures for components produced using the EBM process

La tecnologia EBM è un metodo Powder Bed Fusion (PBF) che utilizza un fascio di elettroni per fondere la polvere metallica. Nei processi PBF, come in altri processi AM, vengono applicate le strutture di supporto su superfici orizzontali o con elevata angolazione rispetto la direzione verticale, le quali vengono chiamate "overhang". Il ruolo princiapale dei supporti è diminuire i gradienti termici per minimizzare il fenomeno del warping, ovvero deformazioni causate da stress termici residui nel pezzo. In questo lavoro di tesi, in collaborazione con Avio Aero, sono stati sviluppati dei supporti innovativi che non vadano a toccare il pezzo (Free-contact), a differenza degli attuali supporti utilizzati. I vantaggi dei Free-contact sono: superfici senza residuo di supporti, nessun costo di rimozione dei supporti, riduzione dei tempi di produzione. Vengono definiti dei DOE (Design of Experiments) in cui viene supportato un provino avente overhang simili a quelli presenti nella pala della Low Pressure Turbine. I supporti Free-contact sono composti da una parte massiva (bulk), definita dall’altezza del supporto, la quale viene posizionata a una certa distanza dall’overhang. Lo scopo dei DOE è studiare lo spostamento medio degli overhang in funzione delle variabili che definiscono il supporto Free-contact. Dopo la definizione di ogni DOE viene effettuata una simulazione termica per analizzare la temperatura degli overhang in funzione delle due variabili. Successivamente, dopo la stampa, vengono effettuati gli allineamenti tra nuvola di punti del pezzo, catturata da un laser scan, e il CAD. Lo scopo degli allineamenti è confrontare i due, per valutare quantitativamente gli spostamenti. Lo step finale è l’esportazione dei dati degli allinementi, l’elaborazione in Matlab e l’analisi statistica nel software Minitab, ottenendo l’andamento dello spostamento medio in funzione delle variabili caratteristiche dei supporti.