Novel technique for 3D printing of magnesium alloy AZ91

Additive manufacturing has acquired a strong momentum in the recent decades. Every year new techniques are being invented, and new materials are being explored for the compatibility of the techniques. Magnesium is the lightest structural metal being used commercially. Being nearly 7 times lighter than steel and 1.5 times lighter than aluminium, the study of magnesium alloys has gained traction for fields in manufacturing, automotive, aerospace and biomedical industries. Due to its low boiling point, and the vulnerability to explosive oxidation in air, handling magnesium powders is extremely difficult with high temperature processes. A novel additive manufacturing technique developed by the department of Mechanical engineering in Politecnico di Milano aims to build parts by a modified Fused Deposition Modeling (FDM). This study aims to build and study AZ91 alloy – the most widely studied Magnesium alloy. The parts were built in two different orientations, and the solution heat treatments and peak ageing was conducted. A comprehensive microstructural analysis comprising of XRD, SEM and Optical microscopy and the mechanical properties were studied using the hardness measurements and the tensile test.

La produzione additiva ha acquisito un forte slancio negli ultimi decenni. Ogni anno vengono inventate nuove tecniche e vengono esplorati nuovi materiali per la compatibilità delle tecniche. Il magnesio è il metallo strutturale più leggero utilizzato commercialmente. Essendo quasi 7 volte più leggero dell'acciaio e 1,5 volte più leggero dell'alluminio, lo studio delle leghe di magnesio ha guadagnato trazione per i settori dell'industria manifatturiera, automobilistica, aerospaziale e biomedicale. A causa del suo basso punto di ebollizione e della vulnerabilità all'ossidazione esplosiva nell'aria, la gestione delle polveri di magnesio è estremamente difficile con i processi ad alta temperatura. Una nuova tecnica di produzione additiva sviluppata dal dipartimento di Ingegneria Meccanica del Politecnico di Milano mira a costruire parti mediante un Fused Deposition Modeling (FDM) modificato. Questo studio mira a costruire e studiare la lega AZ91, la lega di magnesio più studiata. Le parti sono state costruite in due diversi orientamenti e sono stati condotti i trattamenti termici della soluzione e il picco dell'invecchiamento. Un'analisi microstrutturale completa comprendente XRD, SEM e microscopia ottica e le proprietà meccaniche sono state studiate usando le misure di durezza e il test di trazione.