Ottimizzazione delle strutture di supporto in Inconel 718 per il processo additivo a letto di polvere

Additive technology as a production technique has received increasing attention in recent years. What makes this process interesting are the many advantages it has, such as the geometric complexity of the piece, the reduction of components and the number of assemblies. Among the disadvantages, on the other hand, the one that inspired the work exposed in this thesis is the need to introduce support structures in the SLM (Selective Laser Melting) process. The main reasons why they are provided is the structural support of the part under construction and the capacity of thermal dissipation. The aim is to find geometrical and process parameters for which the block supports perform their functions. Three experiments were carried out for this purpose, for which different parts requiring support structures were printed. Between the first two experiments the geometry of the reference sample changes, as in the first one there is a part with a protrusion (L-shape) and in the second one there is a bridge structure. Both were conducted with the same process parameters, so as to evaluate only the influence of the geometric parameters of the supports. The third experiment is divided into four cases and aims to analyse the process parameters on the realization of supports that sustain a bridge structure, so as to compare the results with the standard parameters used for the second experiment. After all evaluations were carried out, the supports were removed manually, so as to assign a level of removability to each of them. This attribute is crucial because it affects the final cost. The results obtained at the end of the entire work were finally used in a case study in which supports with parameters optimized for a bracket used in the automotive sector were generated.

La tecnologia additiva come tecnica di produzione ha ricevuto sempre più attenzione negli ultimi anni. Ciò che rende questo processo interessante sono i numerosi vantaggi che esso presenta, come la complessità geometrica del pezzo, la riduzione dei componenti e quella del numero di assemblaggi. Tra gli svantaggi, invece, quello da cui prende spunto il lavoro esposto in questo elaborato è la necessità di introdurre strutture di supporto nel processo SLM (Selective Laser Melting). I motivi principali per cui esse vengono previste è il sostegno strutturale della parte in costruzione e la capacità di dissipazione termica. L’obiettivo è quello di trovare dei parametri geometrici e di processo per i quali i supporti a blocco assolvono le proprie funzioni. A tal proposito sono stati condotti tre esperimenti per i quali sono state stampate parti diverse che necessitassero di strutture di supporto. Tra i primi due esperimenti cambia la geometria del campione di riferimento, in quanto nel primo si ha una parte con una sporgenza (L-shape) e nel secondo si ha una struttura a ponte. Entrambi sono stati condotti con gli stessi parametri di processo, così da valutare solo l’influenza dei parametri geometrici dei supporti. Il terzo esperimento si suddivide in quattro casi ed ha come scopo l’analisi dei parametri di processo sulla realizzazione di supporti che sorreggono una struttura a ponte, così da confrontare i risultati con i parametri standard utilizzati per il secondo esperimento. Dopo aver effettuato tutte le valutazioni, i supporti sono stati rimossi manualmente, così da assegnare ad ognuno di essi un livello di rimovibilità. Questo attributo è fondamentale perché influisce sul costo finale. I risultati ottenuti al termine dell’intero lavoro sono stati infine utilizzati in un caso di studio nel quale sono stati generati supporti con i parametri ottimizzati per una staffa utilizzata nel settore automotive.