Sensitivity Analysis della Temperatura e delle Dimensioni della Melt Pool nel Processo DED: Effetti della Soglia di Temperatura, delle Fasi di Raffreddamento e della Potenza del Laser

La presente tesi nasce dall'esperienza del tirocinio sperimentale svolto presso il CIMNE - International Centre for Numerical Methods in Engineering, centro di ricerca tecnologica situato all'interno dell'Università Politecnica della Catalogna (UPC) a Barcellona. Il tirocinio ha avuto come focus lo studio dell'andamento della temperatura e delle dimensioni della melt pool metallica, o pozza di fusione, durante un processo di stampa 3D denominato Direct Energy Deposition (DED). L'obiettivo della ricerca è stato quello di condurre un'analisi di sensibilità su alcuni parametri che influenzano le misure della melt pool, al fine di comprendere e gestire meglio tali parametri di processo e i loro effetti sulla stampa e sui prodotti finiti; in particolare sono state analizzate le soglie di raffreddamento, le frequenze di raffreddamento e la potenza del laser. Il primo capitolo fornisce una panoramica generale sullo stato d’arte della manifattura additiva partendo dalla sua storia per poi definire vantaggi e svantaggi che caratterizzano questa tecnologia. Viene successivamente descritto l’iter standard per la produzione di un oggetto generico tramite manifattura additiva e contestualmente sono analizzati software pubblici come Ultimaker Cura e Paraview, oltre a software sviluppati internamente al CIMNE per la simulazione dei processi, come FEMUSS e la sua interfaccia ADD2MAN. Il capitolo si conclude infine con la descrizione del problema termico, l’applicazione del metodo degli elementi finiti che consente di effettuare simulazioni termiche attraverso la discretizzazione del problema continuo. I dati, i metodi e i risultati del progetto vengono sviluppati all’interno dei capitoli secondo e terzo dove viene analizzata la sensibilità dei tempi di processi, della temperatura e delle dimensioni della pozza fusa rispetto alla variazione dei parametri di soglia di temperatura, frequenza di raffreddamento e potenza del fascio laser.