Power bed fusion. Laser beam/metal of Inconel 625 alloy : process optimization and material characterization

This thesis work is an experimental study of Inconel 625 alloy produced via Additive Manufacturing (AM) with the technology of Powder Bed Fusion - Laser Beam/Metal (PBF-LB/M) with a modulated and continuous laser wave. The research has been focused on relative density analysis and characterization of various samples realized with different process parameters. Those, (laser power, exposure time, point distance, hatch distance and speed) have been varied systematically. The experimental investigation has been divided into two parts. The first part is a campaign that analyses the different combination of process pa-rameter starting from the Renishaw standard specimen utilizing low power with modulated laser wave emission (LPMW). After a relative density evaluation, charac-terization has been done. Microstructure, compositional and InfiniAM (Renishaw spe-cific software for real-time information of melt pool, ashes, and lapilli) analysis have been examined. The second part consists of the study of high-power specimens’ respects to relative density. Here, two more campaign has been developed. The first has high power with a modulated laser wave emission (HPMW). The second has high power with a con-tinuous laser wave emission (HPCW). The last part of the thesis involves comparing the three different campaign respect to relative density, time of production and energy-consuming.

Questo lavoro di tesi è uno studio sperimentale della lega Inconel 625 prodotta tramite Additive Manufacturing (AM) con la tecnologia Powder Bed Fusion - Laser Beam/Metal (PBF-LB/M). La natura del laser è sia modulata sia continua. La ricerca si è concentrata sull'analisi della densità relativa e sulla caratterizzazione di vari campioni realizzati con parametri di processo diversi. Questi (potenza del laser, tempo di esposizione, distanza punto-punto, distanza di tratteggio e velocità) sono stati variati sistematicamente. La parte sperimentale è stata divisa in due parti. La prima parte è una campagna che analizza diverse combinazioni di parametri di processo a partire dal campione standard Renishaw utilizzando una bassa potenza con emissione modulata del laser (LPMW). Dopo una valutazione della densità relativa, è stata effettuata la caratterizzazione. Quindi, una analisi della microstruttura, della composizione e di InfiniAM (software specifico di Renishaw per informazioni in tempo reale su pool di fusione, ceneri e lapilli) sono state eseguite. La seconda parte consiste nello studio di campioni ad alta potenza rispetto alla densità relativa. L’obbiettivo è capire che influenza dia una alta potenza rispetto alla densità relativa. Qui, sono state sviluppate altre due campagne. La prima oltre ad una elevata potenza il laser è di natura modulata (HPMW). La seconda ha un'alta potenza con un'emissione continua del laser (HPCW). L'ultima parte della tesi prevede il confronto tra le tre diverse campagne rispetto alla densità relativa, al tempo di produzione e al consumo di energia.