Mechanical characterization of aerospace grade stainless steel produced by AM

In the last years the use of AM technologies has increased a lot, especially for Aerospace, Automotive, and medical sector [1]. This could be explained since these sectors are typically characterized by a higher complexity of their parts, and this means that a part can have a higher value. So the market allows a higher price that permits adoption of an expensive process, like AM. The companies, universities and researchers are doing a great work to characterize and to establish regulations in order to guarantee a certain type of properties for each material, each technology and each machine. A key topic is represented by raw materials for AM, which cost is very expensive even if in AM processes materials does not count more than 15-30 years. Recent studies have shown also the environmental sustainability of AM since nowadays there is the possibility to use the recycled powder as feedstock for MBJ (Metal Binder Jetting) and LPBF (Laser Powder Bed Fusion). In this thesis it is analyzed different configuration of different types of Steel (17-4 PH and 316L) produced with different technologies (MBJ and LPBF) from a static Point of view (tensile test) and from a dynamic one (fatigue test). LPBF is a consolidated technologies with good properties but is not always appropriate for medium/ high production series of small parts. On the other hands MBJ is appropriate to medium production of small parts but not many data are available in literature or from machine producers. A total of 110 samples has been tested during this characterization studies A lot of work must be done in order to guarantee the repeatability of the process of MBJ since is a new technology and not many studies have been carried out until now.

Negli ultimi anni l’uso delle tecnologie Additive è cresciuto molto, specialmente nei settori Aerospace, Automotive e medicale. Questo incremento è dovuto al fatto che questi settori sono solitamente caratterizzati da una grande complessità delle parti e ciò significa che ogni parte ha un grande valore (economico e tecnologico) e questo consente di avere un più alto valore di mercato, rendendo economicamente favorevole l’utilizzo di tecnologie costose, come l’AM. Le aziende, le università e I ricercatori stanno facendo un grande lavoro per caratterizzare e fornire normative di riferimento per garantire delle specifiche proprietà per ogni materiale, prodotto con differenti tecnologie e macchinari. Il vero problema per un maggior impiego di tali tecnologie è il costo proibitivo del materiale grezzo, oltre al costo di impianto delle macchine. Recenti studi hanno dimostrato la sostenibilità ambientale del processo AM; infatti oggi è possibile usare polvere proveniente da materiali riciclati per il MBJ e il LPBF. In questa tesi sono analizzate diverse configurazioni di differenti tipi di acciaio inossidabile (316L e 17-4 PH) prodotti con differenti tecnologie (MBJ e LPBF) da un punto di vista statico (prova di trazione) e da un punto di vista dinamico (test di fatica). LPBF è una tecnologia consolidata con buone proprietà ma non è adatta a una produzione di serie medio/grande di piccole parti. D’altra parte, il MBJ è stato realizzato per una media produzione di piccole parti, ma non ci sono molti dati disponibili nemmeno dalle aziende produttrici di macchinari. Un totale di 110 provini sono stati testati durante questo studio di caratterizzazione. Pertanto risulta necessario sostenere un grande lavoro per garantire ripetibilità del processo e per il MBJ dato che è una tecnologia nuova e alla quale non sono stati dedicati tanti studi.