Advancing construction materials: material characterization for additive manufactured steel with directed energy deposition (DED)

The construction industry has traditionally relied on materials like hot-rolled steel for structural components and infrastructure development. However, recent advancements in additive manufacturing techniques, particularly Directed Energy Deposition (DED), have opened new possibilities for steel production Additive Manufacturing (AM), also known as 3D printing, has gained significant attention for its potential to revolutionize various industries, including construction. This study focuses on the differences between DED-produced steel and hot-rolled steel in terms of material properties, structural integrity, and sustainability. Structural integrity is a critical aspect of construction materials. The study evaluates the performance of DED-produced steel in various structural applications, including load-bearing components and support structures, through experimental tests on microstructure, fracture, and fatigue. Initial findings suggest that DED-produced steel components meet or exceed the structural requirements for construction materials, opening opportunities for innovative and lightweight designs. Sustainability is an increasingly important factor in modern construction practices. This analysis examines the environmental impact of both DED-produced steel and hot-rolled steel, considering factors such as energy consumption, waste generation, and carbon emissions. This comparative analysis aims to shed light on the potential of additive manufactured steel, specifically produced through DED, as a viable alternative to traditional hot-rolled steel for construction materials.

L'industria delle costruzioni ha tradizionalmente fatto affidamento su materiali come l'acciaio laminato a caldo per componenti strutturali e lo sviluppo di infrastrutture. Tuttavia, recenti progressi nelle tecniche di fabbricazione additiva, in particolare la deposizione diretta di energia (DED), hanno aperto nuove possibilità per la produzione di acciaio. La fabbricazione additiva, nota anche come stampa 3D, ha attirato notevole attenzione per il suo potenziale rivoluzionario in vari settori, compresa la costruzione. Questo studio si concentra sulle differenze tra l'acciaio prodotto con la tecnica DED e l'acciaio laminato a caldo in termini di proprietà del materiale, integrità strutturale e sostenibilità. L'integrità strutturale è un aspetto cruciale dei materiali da costruzione. Lo studio valuta le prestazioni dell'acciaio prodotto con la tecnica DED in varie applicazioni strutturali, compresi componenti portanti e strutture di supporto, attraverso test sperimentali sulla microstruttura, la frattura e la fatica. Le prime conclusioni suggeriscono che i componenti in acciaio prodotti con la tecnica DED soddisfano o superano i requisiti strutturali per i materiali da costruzione, aprendo opportunità per design innovativi e leggeri. La sostenibilità è un fattore sempre più importante nelle pratiche moderne di costruzione. Questa analisi esamina l'impatto ambientale sia dell'acciaio prodotto con la tecnica DED sia dell'acciaio laminato a caldo, prendendo in considerazione fattori come il consumo energetico, la generazione di rifiuti e le emissioni di carbonio. Questa analisi comparativa mira a far luce sul potenziale dell'acciaio fabbricato in modo additivo, prodotto specificamente mediante DED, come alternativa valida all'acciaio laminato a caldo tradizionale per i materiali da costruzione.