Ottimizzazione del processo di Directed Energy Deposition con strategia di scansione oscillante di un acciaio AISI 316L = Optimization of the Directed Energy Deposition process with oscillating scanning strategy of an AISI 316L steel

Lo scopo di questo lavoro di tesi è quello di indagare l’effetto dei parametri di processo sulla qualità, geometria e morfologia di deposizioni in acciaio AISI 316L, depositato tramite Directed Energy Deposition (DED). La tecnologia utilizzata si basa sulla deposizione diretta di polvere con implementazione di una strategia di scansione oscillante. Il fascio laser oltre a un movimento di traslazione, compie anche un movimento di rotazione. Per valutare l’influenza dei parametri di processo, sono state realizzate delle singole tracce su un substrato noto, variando alcuni parametri per ogni campione. I parametri considerati sono: potenza del laser (P), velocità di deposizione e angolo di deflessione del fascio laser. Per ognuno dei campioni sono state acquisite le immagini on top per una prima valutazione qualitativa dell’omogeneità morfologica, si è proceduto successivamente allo studio in sezione dei singoli campioni previa una fase di preparazione di ciascuno. Le caratteristiche geometriche di ogni campione ed i relativi parametri sono stati valutati tramite analisi al microscopio ottico. È stato studiato l’effetto dei parametri di processo sulla larghezza (W), profondità (D), crescita (G), rapporto G/D e Powder Efficiency. Al termine delle analisi è emerso come la profondità delle tracce abbia un andamento di crescita costante, all’aumentare della potenza del laser, solo per deposizioni realizzate a 0°. Per le deposizioni a 15° l’incremento avviene fino a P=80%. Le altre deposizioni hanno andamenti altalenanti di questo parametro. La larghezza presenta valori in crescita con la potenza, e generalmente i valori più alti, a parità di potenza, si osservano con angolazione elevata. La crescita delle tracce ha un andamento, a parità di potenza, crescente con l’energy density. Ma all’aumentare della potenza si osserva nella maggior parte dei campioni una diminuzione del valore. Il rapporto G/D è ottimale solo a basse inclinazioni, basse potenze ed energy density intermedie. La powder efficiency aumenta con la potenza e diminuisce con l’energy density. Emerge, dunque, che l’effetto della strategia di scansione porta sì ad un aumento dell’ampiezza delle tracce con l’aumentare della potenza e dell’inclinazione del fascio, con possibili riduzioni dei tempi di produzione, ma questi parametri devono essere opportunamente calibrati per avere un rapporto G/D tale da rendere le tracce ben adese al substrato.