Descrizione del progetto
Controllare il processo di stampa 3D per stampare parti in lega ottimizzate
La produzione additiva, o stampa 3D, è una tecnica dotata di enormi potenzialità per rivoluzionare il settore relativo alla fabbricazione di leghe. Ciononostante, il principale ostacolo che ne impedisce un’adozione diffusa è l’incapacità di progettare parti in lega caratterizzate da microstrutture che manifestino le proprietà e prestazioni desiderate. La progettazione di tali componenti richiede una comprensione e un controllo completi dei micro-meccanismi attraverso cui viene determinata la microstruttura finale delle parti. Il progetto GAMMA, finanziato dall’UE, si pone l’obiettivo di comprendere il ruolo cruciale, ma scarsamente studiato, svolto dai micro-meccanismi guidati dai cicli termici a stato solido nel corso della produzione additiva in relazione alla formazione della microstruttura finale. Il progetto si avvarrà inoltre di queste conoscenze per generare parti stampate in 3D in grado di offrire le prestazioni desiderate. Per raggiungere questi scopi, i nuovi dispositivi sperimentali e gli innovativi modelli computazionali verranno sviluppati e utilizzati in modo sinergico.
Obiettivo
Additive manufacturing (AM) holds the potential to revolutionize the alloy manufacturing sector through its ability to provide unprecedented control over the design of alloy microstructures during manufacturing. However, the main roadblock preventing its widespread adoption is the inability to design microstructures with desired mechanical responses. An AM process results in the formation of hierarchical microstructures that are extremely sensitive to the process parameters. Minor changes to these parameters can result in very different microstructures that exhibit significant differences in their mechanical response at multiple length scales. Controlling the mechanical response of hierarchical microstructures requires first understanding their formation during the AM process. Current experimental and modeling research efforts are heavily focused on studying the role of melt-pool dynamics and rapid solidification during the AM process.
This project aims at tackling the crucial missing link, which is the microstructure evolution occurring during the long period after solidification and till the end of an AM process, i.e. during Solid-State Thermal Cycling (SSTC), at varying temperature rates and amplitudes. Using novel experimental procedures involving electron microscopy and x-ray synchrotron studies, I will quantify microstructural changes and identify micro-mechanisms caused by SSTC. This will be complemented with development of novel models at intragranular and polycrystalline levels to gain a comprehensive understanding of the role of transient thermal gradients on microstructure evolution. The experiment-modeling synergy will then be harnessed to tailor AM process parameters and suggest in-process/post-process routes to engineer AM microstructures. The approaches developed and the knowledge gained from this project will have far reaching benefits including, but not limited to, guiding emerging solid-state AM technologies such as additive friction stir.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
91128 Palaiseau Cedex
Francia