Laser Direct Energy Deposition per la manifattura additiva: caratterizzazione del processo e prove sperimentali

Studio condotto presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Bologna su un processo di Laser Direct Energy Deposition, o Laser Cladding, e sulla sua caratterizzazione, avente come fine ultimo quello di realizzare pezzi massicci a base rettangolare dotati di una morfologia esterna regolare e al contempo privi di difetti macroscopici all’interno, quali porosità o zone con mancata fusione del materiale d’apporto. Nella prima parte dello studio sono stati presi in esame i principali parametri di processo, ovvero la potenza della sorgente laser e la portata di polvere, e l’influenza che essi hanno sulle caratteristiche geometriche del deposito (profondità di penetrazione, altezza, larghezza, grado di diluizione, area del deposito e del rinforzo, ampiezza media della ZTA, percentuale di porosità). Tale studio si è basato sull’osservazione ed analisi al microscopio di singoli cordoni di deposizione, realizzati variando la portata di polvere la potenza del laser, a parità di velocità di avanzamento. La seconda parte si basa sull’analisi dei risultati delle prove condotte con lo scopo di realizzare dei campioni massicci a base rettangolare: si sono studiati gli effetti che variazioni dei parametri di processo e della strategia di scansione hanno avuto sulla morfologia finale dei pezzi e sulle loro caratteristiche interne (porosità, zone con mancata fusione). Si sono confrontate due strategie di deposizione, la strategia con ritorno della testa a laser spento (laser OFF) e la strategia con ritorno della testa a laser acceso (laser ON). Tale studio ha permesso di concludere che la strategia con ritorno laser ON risulta essere preferibile in quanto non solo consente di ottenere un risparmio in termini energetici, di tempo e di quantità di polvere utilizzata, ma anche di realizzare dei pezzi massicci che rappresentano il miglior compromesso ottenuto tra una morfologia esterna uniforme e delle buone caratteristiche interne, con una densità prossima al 100%.