Abstract
Il progetto proposto ha l’obiettivo di formare una figura con competenze di alto livello relativamente allo sviluppo di trattamenti superficiali per l’incremento della resistenza ad usura e a fatica di componenti in lega di alluminio per applicazioni motoristiche e per il settore delle macchine automatiche, prodotti mediante Additive Manufacturing (AM) tramite tecnologia Selective Laser Melting (SLM). A fronte dei noti vantaggi connessi all’impiego di tecnologie additive per la produzione di componenti metallici restano infatti da risolvere diverse problematiche legate alle peculiarità microstrutturali e topografiche dei componenti AM. In particolare, le elevate rugosità e la presenza di difetti (pori, microcricche, polveri parzialmente fuse, generazione di spatter e balling, presenza di melt pool borders [negli strati superficiali possono dare luogo a riduzione della resistenza a fatica e ad incrementi dell’attrito rispetto ai componenti prodotti con tecnologie convenzionali. Cercare di mitigare questi effetti mediante trattamento termico può tuttavia modificare la microstruttura a grano ultrafine tipica dei componenti AM, compromettendone le proprietà meccaniche. Queste problematiche possono invece essere affrontate in modo più efficace proprio considerando le specificità topografiche e microstrutturali dei componenti AM e sfruttandole utilmente per progettare rivestimenti/trattamenti superficiali dedicati al miglioramento delle prestazioni in termini di attrito/usura, fatica e corrosione. In letteratura è riportato un limitato numero di casi di studio che si sviluppano in questa direzione: ad esempio, per quanto riguarda la lega AlSi10Mg, a seguito di anodizzazione in H2SO4, i campioni prodotti mediante AM hanno mostrato la formazione di uno strato di ossido anodico più uniforme e con struttura cellulare più fine rispetto alla lega as-cast, notoriamente difficile da anodizzare. Questi primi risultati lasciano intravedere possibili margini di miglioramento, soprattutto ipotizzando di mettere a punto trattamenti e rivestimenti dedicati a contrastare fenomeni di degrado come fatica ed usura, nei quali le caratteristiche delle superfici svolgono un ruolo cruciale. Nel caso specifico delle leghe d’alluminio, impiegate per numerosi componenti di geometria complessa, utilmente formabili mediante SLM grazie alla versatilità delle tecnologie additive, esiste un ampio margine per l’innovazione, in termini di sviluppo di processi che permettano di creare una filiera ottimizzata che inizia dalla formatura AM e termina con il post-trattamento superficiale più appropriato per l’applicazione di riferimento. Nel progetto saranno prese in considerazione sia tecniche di finitura superficiale sia tecnologie di modificazione superficiale. Per quanto attiene alle tecniche di finitura superficiale, la modalità più comune per lavorare componenti prodotti per AM è quella per asportazione di truciolo. Questo approccio non può, però, sempre essere applicato a tutte le geometrie e spesso non può essere utilizzato per componenti cavi o con canali interni. Per tale ragione saranno considerate anche tecniche non convenzionali quali la finitura elettrochimica, la finitura con particelle abrasive o per cavitazione i cui risultati sono, però, dipendenti dalla lega su cui sono applicati e dalla microstruttura indotta dal processo additivo. Queste peculiarità richiedono quindi un’attenta messa a punto dei parametri di lavoro. Attenzione sarà prestata non solo al miglioramento della qualità superficiale del componente, e quindi delle sue proprietà meccaniche, ma anche alla riduzione dei tempi di produzione. La possibilità di lavorare rapidamente ed efficacemente anche le superfici interne permetterebbe, infatti, di usare una strategia di accrescimento che privilegi i tempi necessari per la produzione del componente anche se a discapito della finitura superficiale, essendo poi questa ottimizzabile successi
Dettagli del progetto
Responsabile scientifico: Carla Martini
Strutture Unibo coinvolte:
Dipartimento di Ingegneria Industriale
Coordinatore:
ALMA MATER STUDIORUM - Università di Bologna(Italy)
Contributo totale di progetto: Euro (EUR) 30.000,00
Durata del progetto in mesi: 12
