Caratterizzazione della lega IN718 per Additive Manufacturing e la sua applicazione nelle strutture Lattice

Additive Manufacturing (AM) is an innovative production technology that in recent years has reached an advanced level of development in various industrial sectors including automotive, aerospace and biomedical sectors. It is a different process from traditional industrial production methods, for this reason it becomes largely widespread in designing complex structures with intricate geometries because of short time consuming of manufacturing processes and the opportunity to use a wide range of materials. Regarding the possibility of creating complex structures with AM, Lattice Structures are a widespread case study nowadays, because of their structural characteristics, i.e., lightweight, nodes-rods architecture and their large applicability in a wide range of fields. In this work a characterization of IN718 alloy, one of the most common alloys for AM processes, has been proposed in order to fully understand characteristics and properties of the feedstock material. A first analysis of IN718 powders, virgin and reused, has been done in order to have some information about the starting material. Then the alloy has been used to produce solid parts through an AM machine, this opens the possibility of a first characterization of the as-built bulk material, in terms of identification of phases, microstructural analysis, texture analysis and grain orientation, microhardness and calorimetric analysis. Then a second characterization work has been done on additively manufactured IN718 Lattice Structures. These Lattice Structures have been designed by using an appropriate software and characterization analyses are basically the same than those for bulk material. The last part of the work concerns the study of mechanical properties of Lattice Structures because it is a fundamental requisite for their practical application. Some Compression tests have been performed on them in order to discriminate different behaviour under loading and correlate it to the type of structure. The aim of this work is to give a complete panorama, starting from the analysis of the feedstock material, of the AM production process and the consequent analysis of the so produced parts, focusing on the practical case of Lattice Structure.

L'Additive Manufacturing (AM) è una tecnologia di produzione innovativa che negli ultimi anni ha raggiunto un livello avanzato di sviluppo in vari settori industriali, tra cui quello automobilistico, aerospaziale e biomedicale. È un processo diverso dai tradizionali metodi di produzione industriale, per questo motivo è diventato largamente diffuso nella progettazione di strutture complesse con geometrie intricate grazie alla brevità dei processi produttivi e della possibilità di utilizzare un'ampia gamma di materiali. Per quanto riguarda la possibilità di creare strutture complesse con AM, le strutture Lattice sono oggi un caso di studio diffuso, per le loro caratteristiche strutturali, ovvero il buon rapporto tra peso e proprietà strutturali, architettura nodi-barre e la loro ampia applicabilità in una vasta gamma di campi. In questo lavoro è stata proposta la caratterizzazione della lega IN718, una delle più comuni per i processi AM, al fine di comprendere appieno le caratteristiche e le proprietà della materia prima. Una prima analisi delle polveri IN718, nuove e riutilizzate, è stata fatta per avere alcune informazioni sul materiale di partenza. Successivamente la lega è stata utilizzata per produrre parti solide tramite una stampante per AM. Questo ha aperto la possibilità di una prima caratterizzazione del materiale massivo as-built, in termini di identificazione delle fasi, analisi microstrutturale, analisi delle tessiture e orientamento del grano, microdurezza e calorimetria. Quindi è stato svolto un secondo lavoro di caratterizzazione delle strutture Lattice in IN718 prodotte in modo additivo. Queste strutture reticolari sono state progettate utilizzando un software appropriato utilizzando in seguito le stesse tecniche di caratterizzazione di quelle usate per il materiale massivo. L'ultima parte del lavoro riguarda lo studio delle proprietà meccaniche delle strutture Lattice essendo queste un requisito fondamentale per la loro applicazione pratica. Su di esse sono state eseguite delle prove di compressione al fine di discriminare differenti comportamenti sotto sforzo e correlarli al tipo di struttura. Lo scopo di questo lavoro è quello di fornire un panorama completo, partendo dall'analisi della materia prima, del processo produttivo AM e la conseguente analisi delle parti così prodotte, soffermandosi sul caso pratico della struttura Lattice.