Riassunto analitico
Le tecniche di Additive Manufacturing stanno diventando sempre più importanti e diffuse nell’industria moderna, grazia alla loro capacità di produrre oggetti di forme molto complesse difficilmente realizzabili con le tecnologie tradizionali, e all’utilizzo di una grande varietà di materiali.
Per questo motivo l’azienda 3d4mec ha deciso di produrre la prima macchina per costruzione additiva totalmente di capitale e realizzazione italiana, di tipo Powder Bed Fusion, che opera con polveri di metallo.
L’azienda di Sasso Marconi per lo sviluppo della Macchina si appoggia al laboratorio di Tecnologia Meccanica dell’università di Modena e Reggio Emilia, MoreManufacturing.
L’attività Progettuale si è svolta nel suddetto laboratorio, sul secondo prototipo realizzato della macchina per costruzione additiva.
La prima parte dell’attività Progettuale è stata incentrata sull’ottimizzazione dei flussi in camera.
L’ottimizzazione dei flussi in camera è diventata fondamentale con l’utilizzo di un nuovo materiale per la stampa additiva, una lega di ottone CuZn42 . Con utilizzo di questa lega si è riscontrata la generazione di una forte nebbia nella camera di stampa, che altera il corretto funzionamento del laser filtrandone, e pregiudica il corretto svolgimento del processo. La generazione di questa Nebbia è dovuta al fatto che lo Zinco ha una temperatura di fusione minore rispetto al Rame, e una volta che il laser lo fonde la polvere una parte di essa vaporizza nell’atmosfera di Azoto.
Il primo step dell’ottimizzazione è stato la diagnosi del sistema di alimentazione della pompa di ricircolo, per migliorare invece i flussi è stato ricostruito esternamente l’intero circuito fluidodinamico della macchina ed è stata realizzata una camera in PMMA (polimetilmetacrilato) completamente trasparente, che permette l’osservazione con metodi sperimentali dei flussi al suo interno, e quindi la verifica che le modifiche apportate siano efficaci.
Per la prototipazione delle componenti del circuito è stata utilizzata una macchina per costruzione additiva di tipo Material Extrusion che permette la realizzazione “in casa” dei prototipi con tempi e costi ridotti, in materiale polimerico.
Una seconda parte dell’attività progettuale è stato quello della ricerca dei parametri di processo ottimali che permettono di ottenere parti “Full Density” in acciaio AISI316L
La ricerca di questi parametri di processo si è resa necessaria in ottica di una futura commercializzazione della macchina in questione, è intenzione della ditta produttrice vendere la macchina a parametri aperti, suggerendo comunque le migliori condizioni operative per un dato materiale.
L’ottimizzazione è stata perseguita modificando i parametri velocità di scansione e potenza del laser che influenzano l’energia specifica che il laser stesso trasferisce alla polvere per consolidarla e realizzare il pezzo coeso.
Lo studio dei parametri di processo è stato svolto realizzando un piano sperimentale nel quale sono elencate le diverse combinazioni dei parametri, per ogni combinazione sono stati realizzati diversi provini di forma cubica posizionati sulla diagonale della piattaforma di stampa.
Questi provini sono poi stati tagliati ed opportunamente lucidati per valutarne la porosità superficiale al microscopio confocale, successivamente con la bilancia idrostatica ne è stata valutata la densità.
|
Abstract
Le tecniche di Additive Manufacturing stanno diventando sempre più importanti e diffuse nell’industria moderna, grazia alla loro capacità di produrre oggetti di forme molto complesse difficilmente realizzabili con le tecnologie tradizionali, e all’utilizzo di una grande varietà di materiali.
Per questo motivo l’azienda 3d4mec ha deciso di produrre la prima macchina per costruzione additiva totalmente di capitale e realizzazione italiana, di tipo Powder Bed Fusion, che opera con polveri di metallo.
L’azienda di Sasso Marconi per lo sviluppo della Macchina si appoggia al laboratorio di Tecnologia Meccanica dell’università di Modena e Reggio Emilia, MoreManufacturing.
L’attività Progettuale si è svolta nel suddetto laboratorio, sul secondo prototipo realizzato della macchina per costruzione additiva.
La prima parte dell’attività Progettuale è stata incentrata sull’ottimizzazione dei flussi in camera.
L’ottimizzazione dei flussi in camera è diventata fondamentale con l’utilizzo di un nuovo materiale per la stampa additiva, una lega di ottone CuZn42 . Con utilizzo di questa lega si è riscontrata la generazione di una forte nebbia nella camera di stampa, che altera il corretto funzionamento del laser filtrandone, e pregiudica il corretto svolgimento del processo. La generazione di questa Nebbia è dovuta al fatto che lo Zinco ha una temperatura di fusione minore rispetto al Rame, e una volta che il laser lo fonde la polvere una parte di essa vaporizza nell’atmosfera di Azoto.
Il primo step dell’ottimizzazione è stato la diagnosi del sistema di alimentazione della pompa di ricircolo, per migliorare invece i flussi è stato ricostruito esternamente l’intero circuito fluidodinamico della macchina ed è stata realizzata una camera in PMMA (polimetilmetacrilato) completamente trasparente, che permette l’osservazione con metodi sperimentali dei flussi al suo interno, e quindi la verifica che le modifiche apportate siano efficaci.
Per la prototipazione delle componenti del circuito è stata utilizzata una macchina per costruzione additiva di tipo Material Extrusion che permette la realizzazione “in casa” dei prototipi con tempi e costi ridotti, in materiale polimerico.
Una seconda parte dell’attività progettuale è stato quello della ricerca dei parametri di processo ottimali che permettono di ottenere parti “Full Density” in acciaio AISI316L
La ricerca di questi parametri di processo si è resa necessaria in ottica di una futura commercializzazione della macchina in questione, è intenzione della ditta produttrice vendere la macchina a parametri aperti, suggerendo comunque le migliori condizioni operative per un dato materiale.
L’ottimizzazione è stata perseguita modificando i parametri velocità di scansione e potenza del laser che influenzano l’energia specifica che il laser stesso trasferisce alla polvere per consolidarla e realizzare il pezzo coeso.
Lo studio dei parametri di processo è stato svolto realizzando un piano sperimentale nel quale sono elencate le diverse combinazioni dei parametri, per ogni combinazione sono stati realizzati diversi provini di forma cubica posizionati sulla diagonale della piattaforma di stampa.
Questi provini sono poi stati tagliati ed opportunamente lucidati per valutarne la porosità superficiale al microscopio confocale, successivamente con la bilancia idrostatica ne è stata valutata la densità.
|
