Caratterizzazione meccanica avanzata di lega AlSi10Mg realizzata mediante additive manufacturing: studio del comportamento a trazione e a fatica = Advanced mechanical characterization of AlSi10Mg alloy made by additive manufacturing: study of tensile and fatigue behavior

I processi di additive manufacturing stanno suscitando sempre più interesse e anche il mondo dell'automotive sta cominciando ad investire in queste tecnologie. La lega d'alluminio AlSi10Mg è molto usata in questo settore, quindi l'obiettivo principale di questo lavoro di tesi è investigare sulle caratteristiche di resistenza a trazione e a fatica che si possono ottenere quando un componente in AlSi10Mg viene realizzato mediante additive manufacturing. Queste informazioni possono essere molto utili, soprattutto nel caso del comportamento a fatica, perché è un argomento poco trattato in letteratura. Nella prima parte della tesi sono state considerate le caratteristiche principali dello specifico processo additive utilizzato per realizzare i provini usati in questo studio: la tecnologia in questione si chiama Selective Laser Melting, o SLM, e consiste nel fondere uno strato di polvere metallica alla volta, secondo un modello CAD, fino ad ottenere un pezzo 3D. Attraverso la raccolta delle informazioni presenti in letteratura, viene chiarito il ruolo che hanno i parametri di processo della macchina e le caratteristiche di partenza delle polveri (soprattutto morfologia e distribuzione granulometrica) nel determinare le proprietà meccaniche dei componenti prodotti. Successivamente vengono descritte le procedure sperimentali utilizzate per determinare la qualità di due differenti batch di polveri, entrambe fornite da EOS: in particolare sono state fatte prove per determinare flowability, tap density, distribuzione granulometrica, morfologia, porosità interne ed eventuale presenza di ossidi. Dal momento che la tecnologia additive sta cominciando ad espandersi sul mercato, sta aumentando anche il numero di produttori di polvere metallica e quindi può risultare molto utile riuscire a definire dei metodi rapidi ed efficaci per caratterizzare le polveri e distinguere materie prime di qualità da altre più scadenti. L'ultima parte della tesi si concentra sull'analisi delle proprietà meccaniche, in particolare resistenza a trazione e fatica, dei provini realizzati tramite SLM. Nello svolgere il lavoro di ricerca ci si è concentrati sull'effetto dello spessore di layer e della finitura superficiale per quanto riguarda i test di trazione, mentre per il comportamento a fatica è stato valutato solo l'effetto della rugosità, che è sempre un fattore critico per l'innesco delle cricche che portano alla rottura di fatica. In seguito alle analisi è emerso che la qualità della finitura superficiale può essere considerato un elemento non trascurabile anche per quanto riguarda la resistenza a trazione, mentre i provini di fatica realizzati con processo additive hanno dimostrato di avere un buon comportamento a fatica, soprattutto quando vengono sottoposti a tornitura per migliorarne la finitura superficiale.