Il laser come utensile per finire i manufatti realizzati mediante Additive Manufacturing

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1 0 Il laser come utensile per finire i manufatti realizzati mediante Additive Manufacturing Ing. Alessandro Ascari

2 Piano della presentazione Principali tecniche di AM Perché rifinire i manufatti realizzati in AM? Principali tecniche di finitura tradizionali Il laser come utensile versatile Quali tecniche di finitura sono, o potrebbero essere, effettivamente sostituite, o affiancate, dal laser? Conclusioni

3 Principali tecniche di AM Fonte: ASTM International Committee F42 on Additive Manufacturing Technologies; Roland Berger

4 Perché rifinire i manufatti realizzati in AM Rimuovere i supporti Modificare la morfologia della superficie Migliorare l accuratezza geometrica e dimensionale Migliorare la rugosità e l aspetto estetico Modificare le caratteristiche fisiche e meccaniche

5 Principali tecniche di post-processing (per componenti realizzati in PBF) Trattamenti di distensione per ridurre il tensionamento interno. Rimozione del componente dal supporto. Trattamenti termici per ottenere la microstruttura desiderata. Trattamenti per aumentare al densità e ridurre la porosità. Lavorazione alla macchina utensile per raggiungere le tolleranze desiderate. Finitura per raggiungere la qualità superficiale desiderata.

6 Trattamenti di distensione Fonte: Kruth et al. Rapid Prototyping Journal, Vol. 12 Iss 5 pp Fonte: Mike Klecka United Technologies Research Center I trattamenti termici massivi richiedono tempo e non sempre è necessario applicarli a tutto il componente Fonte: Solid Concepts

7 Il laser come strumento per ridurre le tensioni interne: riscaldamento localizzato Riscaldamento localizzato, raffreddamento veloce Riscaldamento localizzato, raffreddamento lento Fonte: Gruppo Laser Fonte: Gruppo Laser

8 Il laser come strumento per ridurre le tensioni interne: shock-peening Fonte: Tani, G., et al. CIRP Annals-Manufacturing Technology 60.1 (2011): Fonte: SME- Manufacturing Engineering Magazine La pallinatura laser induce uno stato tensionale di compressione che può aiutare a ridurre il tensionamento residuo nel manufatto

9 Trattamenti per modificare le caratteristiche fisiche e meccaniche Trattamenti per eliminare le strutture di solidificazione: Normalizzazione Ricottura di ricristallizzazione Trattamenti per ridurre le direzionalità nelle strutture: Omogenizzazione Solubilizzazione Trattamenti per migliorare le caratteristiche meccaniche: Solubilizzazione e invecchiamento Tempra e rinvenimento

10 Fonte: Gruppo Laser Il laser come strumento per il trattamento termico Addolcimento laser Tempra laser Modulando l apporto termico, attraverso il laser si possono ottenere diversi tipi di trattamento

11 Trattamenti per ridurre la porosità Hot Isostatic Pressing (HIP)

12 Il laser come trattamento per ridurre la porosità Laser Shock Peening Fonte: MIC Laser re-melting Fonte: Kruth et al., 16th International Symposium on Electromachining (ISEM XVI)

13 Finitura superficiale per asportazione La finitura per asportazione di truciolo risulta una delle tecniche più idonee all ottenimento delle tolleranze geometriche e dimensionali richieste. L integrazione delle due fasi di lavorazione (AM e asportazione) è un punto cruciale per aumentare la produttività. Fonte: DMG Mori Le dimensioni delle features in un manufatto prodotto con AM possono essere molto variabili.

14 Il laser nella finitura per asportazione Laser texturing Laser milling Fonte: Oxford Lasers Fonte: CB Ferrari Laser drilling Il laser come strumento di asportazione consente ottime risoluzioni e, soprattutto nel caso di SLS o SLM, può essere integrato in macchina molto facilmente. Fonte: Potomac

15 Lavorazioni di finitura superficiale Sabbiatura Pallinatura Burattatura Lucidatura Fonte: Global Metalfinishing Fonte: MIC Fonte: SBA Fonte: Manzerna

16 Fonte: Kruth et al., 16th International Symposium on Electromachining (ISEM XVI) Il laser nella finitura superficiale Laser surface remelting Laser polishing Fonte: polimatc

17 Conclusioni Il laser è uno strumento versatile e dinamico il quale, sotto opportune condizioni, può affiancare e persino sostituire alcune tecniche tradizionali di post processing. In molti casi la sorgente laser può essere integrata nel sistema di AM con relativa semplicità, contribuendo ad aumentare la flessibilità produttiva e a diminuire i lead times. Il post-processing mediante laser si adatta particolarmente in tutti quei casi in cui il trattamento è da realizzare in modo localizzato.

18 Grazie per l attenzione a.ascari@unibo.it

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