Experimental investigations on an innovative additive manufacturing process based on metallic feedstock extrusion

Additive technologies are being successful in the field of rapid prototyping and low scale production. The commercial and industrial interest encourages to improve AM techniques and to test new materials that are commons in others kinds of productions. EFeSTO project was born in this context: it tries to take advantage of the strength of MIM process being inspired by the technological innovations of the 3D printing. The aim of this work is to carry out experimental researches on the use of the 3D printer of the EFeSTO project in order to find the best parameters of the process. The material used during printing is metallic feedstock, the same material employed in the MIM technology, so debinding and sintering treatments are necessary. At the beginning, the system was studied adapting it to the best solutions existing in literature in terms of adhesion and deposition techniques of the extruded material. At the same time, a study about the feedstock was carried out thanks to well-established knowledge in the MIM field about composition and preparation. An appropriate production cycle was found, and then the material was analyzed to select technological process limits. After developing a temperature control suitable for the system, it was possible to carry out an experimental plan to obtain setting windows of the process parameters: temperature and velocity.

Le tecnologie di Additive Manufacturing stanno avendo successo nel campo della prototipazione rapida, e produzione di bassa scala. L’interesse industriale e commerciale spinge a continui miglioramenti nelle tecniche di AM e a sperimentazioni di nuovi materiali tipici di altre lavorazioni. In questo ambito nasce il progetto Efesto che, prendendo spunto dalle innovazioni tecnologiche della stampa 3D, cerca di sfruttare alcuni punti di forza del processo MIM. Lo scopo di questa tesi è di effettuare delle investigazioni sperimentali sull’utilizzo della stampante 3D del progetto EFeSTO rivolte alla ricerca di parametri ottimali del processo. Il materiale impiegato è il feedstock, lo stesso impiegato nella tecnologia MIM, perciò sono necessari i trattamenti di debinding e sinterizzazione. Inizialmente si è studiato il sistema presente, adattandolo con le migliori soluzioni già presenti in letteratura per ciò che riguarda le tecniche di adesione e deposizione del materiale estruso. Parallelamente si è effettuato uno studio sul materiale feedstock sulla base di conoscenze ben consolidate in ambito MIM per ciò che riguarda composizione e modalità di preparazione. Osservazioni tramite SEM e analisi DSC hanno permesso di valutare la bontà dei risultati. Solo in una terza fase è stato possibile, sviluppando un controllo in temperatura adatto al sistema, poter effettuare un esperimento per cercare di ottenere delle finestre di settaggio dei parametri di processo.