Process parameters' qualification of a big platform L-PBF machine

Metal laser powder bed fusion (L-PBF) systems now coexist with traditional technologies in the manufacturing industry. In particular, it has gained significant impact in the aerospace and civil aeronautics sectors. This is due to the need to produce components with complex geometries and high physical and mechanical properties. In these fields, additive manufacturing methods are more cost-effective than traditional methods because they are able to produce unique, high-performance components that eliminate the need for assembly, a necessary step in traditional technologies. This ensures high productivity and plant availability. Currently, there are no large-scale, qualified metal L-PBF machines that wholly fulfil the requirements of sectors demanding the production of large metal components. This study demonstrates the process parameter qualification of a large L-PBF machine intended to produce large whole components in Inconel 718. By eliminating the assembly phase from the production cycle, the study significantly reduces production time and costs. The optimal process parameters found were tested on the print of a large civil aircraft engine component and ensure high performance in terms of porosity and mechanical properties. The ultimate goal of this project will be to qualify the machine for the production of metal components for civil aeronautics. Such an achievement represents a significant step forward in the world of additive technologies, which serve highly complex and performance-driven sectors.

I sistemi di produzione additiva laser con letto di polvere metallica hanno progressivamente acquisito rilevanza nell’ambito della produzione, affiancando le consolidate tecnologie tradizionali. In particolare, tale tecnologia sta guadagnando notevole impulso nei settori aerospaziale e aeronautico civile, poiché in tali contesti sono richiesti componenti caratterizzati da complessità geometrica e prestazioni fisiche e meccaniche elevate. La preferenza per i metodi di produzione additiva in questi ambiti deriva dalla loro capacità di creare componenti unici ad alte prestazioni, eliminando la necessità di assemblaggio intrinseca alle tecnologie tradizionali. Ciò si traduce in un aumento della produttività e della disponibilità degli impianti. Attualmente, non esistono ancora grandi macchine di produzione additiva laser con letto di polvere metallica qualificate, in grado di soddisfare a pieno le esigenze dei settori che richiedono la produzione di componenti metallici di grandi dimensioni. Questo studio si propone di dimostrare la qualifica dei parametri di processo di una grande macchina L-PBF. Tale qualifica sarà fondamentale per la produzione di componenti di notevoli dimensioni interamente realizzati in Inconel 718. L’eliminazione completa della fase di assemblaggio dal ciclo produttivo consegue in una significativa riduzione dei tempi e dei costi di produzione. I parametri di processo ottimali identificati sono sottoposti a test mediante la stampa di un ingente componente destinato a un motore di aeromobile civile. I risultati attestano elevate performance in termini di porosità e proprietà meccaniche. L’obiettivo finale di questo progetto consisterà nell’ottenere la qualifica della macchina per la produzione di componenti metallici destinati all'aeronautica civile, rappresentando così un progresso significativo nel campo delle tecnologie additive a supporto di settori ad alta complessità e prestazioni.