Calibration of a phase field model for simulating the sintering during preheating stage in the powder bed fusion with electron beam process =

Negli ultimi anni, l'Additive Manufacturing (AM) ha visto un aumento significativo della sua diffusione in diverse applicazioni industriali. Attualmente, il metodo più diffuso per ottimizzare tali processi è l’utilizzo di un approccio del tipo “trial and error”, fattore che limita il progresso complessivo. Nonostante l’efficacia di questo metodo sia dimostrata in numerosi esperimenti, esso presenta notevoli svantaggi, come alti costi di materiale, di risorse e di energia; inoltre richiede molto tempo e non offre una comprensione approfondita del processo. L'aumento della disponibilità in termini di potenza di calcolo e l’utilizzo di nuovi approcci hanno portato allo sviluppo di simulazioni specifiche per ogni situazione che velocizzano il processo di ottimizzazione e riducono la necessità di ricorrere ad approcci come quello citato in precedenza. Ad oggi gran parte degli studi che trattano simulazioni di processi AM si concentrano sulla fase di fusione del materiale. Tuttavia, per alcune tecniche, come nel caso del processo di electron beam powder bed fusion, analizzare solamente questa fase potrebbe non fornire una visione completa riguardo la fattibilità del processo. In particolare, la fase di preriscaldamento della polvere svolge un ruolo cruciale nella creazione di connessioni tra le particelle, in modo da aumentarne la conducibilità elettrica e termica, evitando alcune problematiche che potrebbero presentarsi nel corso del processo. Il presente lavoro ha lo scopo di studiare in particolare la fase sopracitata tramite simulazioni numeriche volte ad identificare l'influenza di diversi parametri sulla geometria del “neck radius” che si crea tra le particelle di polvere. In questo studio viene utilizzato un modello a elementi finiti a campi di fase in cui viene preso in considerazione il moto rigido delle particelle (RBM). I tre principali parametri (mt, cGB e k) che caratterizzano il RBM durante la fase di sinterizzazione del processo PBF-EB sono stati variati sistematicamente entro un intervallo appropriato per analizzare l'effetto di ciascun parametro e della loro combinazione sulla crescita del “neck radius” e sullo spostamento delle particelle. I risultati indicano che durante la fase di preriscaldamento, a causa della sinterizzazione estremamente rapida, tutti i parametri mostrano un'influenza marginale sulle misurazioni del “neck radius” e sugli spostamenti delle particelle.