Sviluppo di un sistema prototipale SLM multi-materiale

Selective Laser Melting (SLM) has become very attractive over the last decade and its application field is rapidly spreading. Multi-material processing in SLM could call even more attention because of the possibility it gives to produce materials with innovative properties. The first aim of this work was the design and construction of a completely automated multi-material SLM system. The machine was able to mix and process two powders at the same time. A brand new and innovative technique to online mix powders into the machine was designed. This new approach allowed a real-time control of the mixing through a PC. The behavior of pure Fe and Al12Si at SLM was then investigated separately: optimal parameters (laser power and scanning speed) were explored and the best combinations in terms of density were chosen. Densities of above 99% were reached both for pure Fe and Al12Si, respectively. Micro-hardness and microstructure analysis were performed to full dense parts of both materials. Moreover, multi-material architecture was used to produce samples with mixed composition of the two powders (55% v/v of pure Fe). Intergranular cracks were observed and samples marked out higher values of micro-hardness. Lastly, some preliminary tests of multi-graded specimens were carried out.

Nell’ultimo decennio, il processo di fusione laser selettiva (SLM) ha riscosso molto interesse e sta trovando applicazione in numerosi settori industriali. In particolare, l’utilizzo di questo processo per lavorazioni multi-materiale potrebbe candidare l’SLM ad un ruolo da protagonista nello scenario industriale. Nella prima parte di questo lavoro, si è progettata una machina SLM multi-materiale a letto di polvere completamente automatizzata, in grado di processare due materiali contemporaneamente. È stata quindi studiata una tecnica di miscelazione online del tutto innovativa interna alla macchina, governabile in tempo reale tramite PC. Si è poi indagato il comportamento di due polveri metalliche separatamente (Fe puro e lega Al12Si). Di questi materiali si sono cercati i parametri ottimi in termini di potenza della sorgente laser e di velocità di scansione, col fine di minimizzare la densità dei riporti. Valori di densità superiori al 99% si sono ottenuti sia per la polvere di Fe puro che per quella di Al12Si. I provini a densità minima sono stati anche sottoposti a test di microdurezza ed analisi microstrutturale. Si è inoltre sfruttata l’architettura utile all’elaborazione multi-materiale per produrre campioni con composizione mista (55% v/v in Fe puro) delle due polveri. I provini hanno manifestato la presenza di cricche e si sono registrati valori di microdurezza di molto superiori di quelli raggiunti con le polveri non miscelate. Infine, con le stesse polveri si sono eseguite prove di stampa preliminari per provini con composizione variabile nella direzione di crescita degli stessi.