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High Strength Aluminium Alloy parts by Selective Laser Melting

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Fusione laser selettiva delle leghe di alluminio

I nuovi progetti di aeromobili stimolano i produttori a utilizzare nuovi processi che consentono un significativo risparmio di peso mentre aumenta la complessità della forma. La fusione laser selettiva è un potenziale candidato, ma non è ampiamente usata a causa della scarsa maturità della tecnologia.

Tecnologie industriali

La fusione laser selettiva è un processo per la produzione di parti complesse a partire da polveri sciolte e ha il potenziale di consentire significativi risparmi in termini di materiali, energia e tempo. Oggi il processo è comunemente usato con leghe di titanio, acciai inossidabili e leghe a base nichel ingegneristiche. Il progetto HI-STA-PART (High strength aluminium alloy parts by selective laser melting), finanziato dall’UE, mirava a dimostrare la sua idoneità per la produzione di parti in lega di alluminio aerospaziale. La fusione laser selettiva delle leghe di alluminio non è semplice come con altri materiali a causa della combinazione delle loro proprietà fisiche. L’alluminio è caratterizzato da un basso assorbimento di radiazione infrarossa e alta conducibilità termica, la cui combinazione si traduce in parti relativamente porose. Per risolvere questo problema, i tecnici si affidano a laser ad alta potenza e a più scansioni per strato, allo scopo di eliminare eventuali difetti. Il team di HI-STA-PART si è concentrato su una nuova lega chiamata Scalmalloy®, caratterizzata da alta resistenza e saldabilità. Questa lega alluminio-magnesio-scandio di seconda generazione era stata sviluppata all’esterno del progetto per la produzione di parti di velivoli in alluminio. I ricercatori hanno analizzato la distribuzione della granulometria della polvere di Scalmalloy® e trovano essa soddisfi i requisiti per la fusione laser selettiva. Inoltre, sua densità dopo compattazione è stata stimata pari a circa il 51-52 %, molto simile ad altri tipi di polvere utilizzati finora. Inoltre la fluidità della polvere è stata testata in diversi sistemi di fusione laser selettiva. I risultati hanno confermato che la polvere può essere lavorata dal laser e, di conseguenza, usata per produrre componenti dimostrativi. Uno di questi era il mozzo di bloccaggio del meccanismo di apertura di una porta e un secondo era un raccordo angolare per aerei. Una volta prodotti i componenti dimostrativi, i ricercatori hanno esaminato le possibili deviazioni dal modello progettato in CAD; queste non superavano ±0,250 mm. Tale cifra relativamente piccola ha suggerito che sia necessaria una lavorazione a macchina finale per garantire prestazioni ottimali delle parti. I campioni prodotti durante il progetto HI-STA-PART sono stati testati anche in termini di fatica e durezza. Nonostante la corrosione localizzata osservata sulla superficie e la relativa morbidezza rispetto ad altre leghe di alluminio, lo Scalmalloy® si è rivelato un materiale adatto per componenti aeronautici. È importante il fatto che la fusione laser selettiva dello Scalmalloy® prometta di generare meno scarti alle lavorazioni tradizionali come fresatura, tornitura e rettifica. Oltre a un minore impatto ambientale, HI-STA-PART ha dimostrato i numerosi vantaggi di questo processo di produzione diretta che può aiutare l’industria manifatturiera aerea europea a mantenere il proprio vantaggio competitivo.

Parole chiave

Fusione laser selettiva, leghe di alluminio, HI-STA-PART, Scalmalloy, componenti aeronautici

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