Riassunto analitico
Il settore aerospaziale richiede continuamente componenti caratterizzati da geometrie complesse in grado di offrire prestazioni elevate. Le tecnologie di fabbricazione additiva stanno avanzando sempre più in questo settore, preannunciando una vera e propria rivoluzione nei metodi di progettazione e produzione. Tra queste, la tecnologia Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) è in grado di produrre oggetti metallici con geometrie molto complesse, garantendo al contempo le proprietà meccaniche desiderate. Questa tecnologia è ampiamente utilizzata per la produzione di oggetti in lega di alluminio, che sono di grande interesse per il settore aerospaziale grazie alle loro proprietà meccaniche e alla facilità di produzione. Uno degli aspetti che li rendono scettici agli occhi di molti sono i complessi processi di finitura superficiale che i pezzi richiedono prima di essere utilizzati. In particolare, la rugosità e l'asportazione dei supporti rallentano l'ascesa di questa innovativa tecnologia di produzione. Un'eccessiva rugosità superficiale dovuta a residui di polvere e a fenomeni che si verificano durante la costruzione, quali ad esempio il così detto “staircase”, può portare alla formazione di cricche indesiderate e ad una riduzione delle performance necessarie per operare in ambienti severi come quelli coinvolti nelle applicazioni aerospaziali. D'altra parte, le tecnologie di fresatura meccanica sono troppo invasive e non riescono a rimuovere correttamente il materiale in eccesso nelle aree difficili da raggiungere. Il presente lavoro tratta lo studio di un innovativo trattamento di lucidatura elettrochimica chiamato Hirtisation® su campioni di AlSi10Mg prodotti con L-PBF combinato con due diversi trattamenti termici (ricottura e T6) successivi alla fase di produzione. Correlando la microstruttura ottenuta dopo il trattamento termico con la rugosità finale ottenuta dal trattamento di Hirtisation, è stata ipotizzata la ragione che può aver portato a dei diversi valori di rugosità superficiale finale (Sa) degli oggetti caratterizzati, con l'obiettivo di rendere questo trattamento interessante per ulteriori studi e applicazioni nel settore aerospaziale. Il processo di caratterizzazione è stato condotto come ricerca indipendente con l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) presso il Rutherford Appleton Laboratory's Advanced Manufacturing Laboratory del Science and Technology Facility Council, Harwell Campus, Oxfordshire, Regno Unito.
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Abstract
The aerospace sector continuously requires components capable of high performance and characterized by complex geometries. Additive Manufacturing technologies are increasingly advancing in this sector, heralding a real revolution in design and production methods. Among them, Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) technology is able to produce metal objects with very complex geometries while guaranteeing the desired mechanical properties. This technology is widely used for the production of aluminium alloy objects, which are of great interest to the aerospace sector due to their mechanical properties and ease of production. One of the aspects that make it sceptical in the eyes of many are the complex surface finishing processes that parts require before being used. In particular, roughness and support removal are slowing down the rise of this innovative manufacturing technology. Excessive surface roughness due to powder residues and phenomena, such as the “staircase” effect, can lead to unwanted crack formation and corrosion phenomena that make them unsafe in harsh environments such as those involved in aerospace applications. On the other hand, mechanical milling technologies are too intrusive and fail to properly remove excess material in hard-to-reach areas. This thesis deals with the study of an innovative electrochemical polishing treatment called Hirtisation on AlSi10Mg samples produced with L-PBF combined with two different heat treatments (annealing and T6) following the manufacturing process. By correlating the microstructure obtained after the heat treatment with the final roughness achieved by the Hirtisation treatment, a hypothesis is given as to the reason for the different final surface roughness values (Sa) of the characterised objects with the aim of making this treatment interesting for further studies and applications in the aerospace sector.
The characterization process was carried out as an independent research with the European Space Agency (ESA) at the Rutherford Appleton Laboratory’s Advanced Manufacturing Laboratory at the Science and Technology Facility Council, Harwell Campus, Oxfordshire, United Kingdom.
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