Surface topography and porosity characterization of overhang structures in additively manufactured parts

With the increasing popularity of additive manufacturing technologies research in process monitoring approaches and defect detection is key to accomplish wide industrial adoption. The development of in-situ process monitoring methodologies capable to determine quality and stability of the process during part production combined with deep knowledge of defect behavior and real time data analytics, would enable additive manufacturing to comply with the strict regulations typical of leading sectors such as aerospace and medical. In this thesis a preliminary test of in-situ implementation of a device for surface topography measurement is performed and results are compared with a state-of-the-art offline system. Furthermore, XCT scanning it is explored, and a new optimized internal defects reconstruction algorithm is developed to analyze the porosities. Results are reported and a comparison of defects detected using different XCT machines is performed.

La rapida diffusione nell'utilizzo della produzione additiva ha fatto della ricerca in monitoraggio di processo e identificazione di difetti una priorità in ambito scientifico e industriale. L’implementazione di metodologie in-situ di monitoraggio in grado di determinare la qualità e stabilita dei processi durante la produzione de elementi funzionali e un elemento chiave per lo sviluppo industriale delle tecnologie additive. Insieme a questo, approfondire nella caratterizzazione dei difetti più ricorrenti e avere una conoscenza al dettaglio delle correlazione tra diversi difetti può permettere alla produzione additiva di superare le rigorose regolazioni di settore strategici come l’industria aerospaziale e medica. In questa tesi, è presente lo studio preliminare della implementazione di un dispositivo di monitoraggio in-situ per misurare topografia superficiale in un prototipo di fusione laser selettiva (Selective Laser Melting). I risultai ottenuti con questo dispositivo vengono confrontati con un istrumento in linea con lo stato dell’arte per ricostruzione topografiche. Nella seconda parte di questa è presente uno studio relativo alle misure di porosità utilizzando X-Ray Computed Tmomography. Un algoritmo ottimizzato per la ricostruzione di difetti interni è proposto. Finalmente è stato fatto uno studio comparativo dei difetti individuati con diversi scanner XCT.