Riassunto analitico
Le nuove tecnologie di additive manufacturing stanno sempre di più influenzando il modo in cui i prodotti vengono progettati e realizzati, in quanto questi processi, aggiungendo materiale strato su strato soltanto nelle regioni facenti parte del pezzo finito, permettono di ottenere geometrie complesse, impossibili da realizzare con qualunque altra tecnologia ad oggi conosciuta. Questa peculiarità, unita ad un basso costo iniziale di attrezzaggio, alla poca necessità di apparecchiature ausiliarie alla produzione, e ad un breve time to market del prodotto finito, stanno portando sempre più aziende in tutto il mondo a scegliere le tecnologie additive per la realizzazione sia dei propri prototipi, funzionali e non, che dei propri prodotti finiti. Le aziende che maggiormente stanno beneficiando delle potenzialità offerte dall'additive manufacturing operano soprattutto nei settori biomedicale, aerospazio, difesa e motorsport, come nel caso del componente oggetto del presente elaborato. Tuttavia risulta di fondamentale importanza comprendere i punti di forza e le limitazioni che l'additive manufacturing comporta, per potere sfruttare al meglio questo potente strumento ed introdurlo sinergicamente all'interno delle già esistenti possibilità tecnologiche tradizionali, al fine di creare nuovi prodotti, più performanti, ottimizzati e sostenibili. Le attività presentate in questo progetto di tesi sono principalmente focalizzate sulla tecnologia Laser-Powder Bed Fusion (L-PBF), ovvero l'applicazione per metalli che permette, partendo dal materiale sotto forma di polveri, di consolidare per mezzo di un fascio laser la geometria finale, derivata da modello CAD iniziale, attraverso un processo strato su strato. Il prodotto scelto come test case è un secondario di scarico per applicazione racing, fabbricato additivamente da polvere di inconel 625, materiale capace di mantenere ottime proprietà meccaniche alle elevate temperature. Tuttavia, il componente ottenuto dopo la stampa risulta essere ancora grezzo e necessita di operazioni di finitura, in vista della sua applicazione finale, ovvero il montaggio sulla vettura. Pertanto, seguendo le specifiche dimensionali fornite dal cliente, si è poi impostato il ciclo di lavorazione alle macchine utensili delle regioni di accoppiamento, unitamente alla progettazione e alla produzione di un robusto attrezzo adatto a fissare il componente all'interno del centro di lavoro. Le attività di progettazione e di produzione presentate all'interno di questo elaborato sono state condotte durante il periodo di tirocinio curriculare presso l'azienda modenese HPE COXA, da febbraio ad agosto 2018.
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Abstract
Additive manufacturing is playing an important role in the evolution of how products are designed and made, since this relatively new technology, by additively building up parts one layer at a time, allows the production of complex and intricate geometries that are still impossible to achieve with any other manufacturing process.
This, along with low tooling necessities and short time to market of the final product is one of the main strengths that is leading many companies, designers and engineers around the world to choose additive manufacturing technologies both for their prototypes and high performance functional products, in most cases at a lower expense.
For these and many other reasons, additive manufacturing is revolutionizing the way of thinking and producing components in the fields of aerospace, defense, automotive and biomedical, giving the chance to increase technical content and improve the overall performance in a quicker and cheaper way.
However, it is crucial to understand also the limitations that additive fabrication have, many of which will be discussed along this thesis work, in order to have a complete control over both the process and the product quality, and to synergically include this powerful technology among traditional ones.
This experimental thesis work is mainly focused on metal additive manufacturing, Laser-Powder Bed Fusion (L-PBF) technology and its aim is to show and explain all the strategies and manufacturing solutions that have been chosen to properly produce a high performance, Inconel625 exhaust manifold for racing application, under the specifications of the final customer, starting from the provided CAD data and technical drawing.
All the activities, work and production processes shown in this thesis were carried out in Modena at HPE COXA facilities, during a six months internship project, from February to August 2018.
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