La tecnologia (DED o “Direct Energy Deposition”) di deposizione di energia diretta è una tecnica di manifattura additiva che permette di depositare localmente metallo per costruire facilmente strutture di irrigidimento.
Questa tecnologia genera elevati stress residui sul materiale che, se utilizzati correttamente, permettono di modificare direttamente la forma della lamiera. Tuttavia, per sfruttare a pieno questo processo ibrido combinando formatura e deposizione, è fondamentale avere un’ottima comprensione del processo per ottenere la forma desiderata e minimizzare le deformazioni indesiderate.
Risulta, infatti, importante l’ottimizzazione dei parametri e lo studio del comportamento durante e dopo il processo. Solitamente le deformazioni causate dagli stress termici sono indesiderate nelle tecnologie additive tuttavia, se adeguatamente controllate, possono essere sfruttate per ottenere rapidamente la forma desiderata.
Questa strategia produttiva viene solitamente chiamata “stampa 4D”. Gli autori dello studio propongono di utilizzare un modello numerico per predire la distorsione indotta dalla tecnologia DED. Lo studio cerca di analizzare i fattori chiave in grado di influenzare la deformazione della lamiera: lo scambio termico, l’analisi meccanica e l’analisi d’instabilità.
Un caso di studio
I ricercatori propongono un sistema che integra la modellazione per la previsione della deformazione causata dagli stress residui, in seguito alla deposizione di materiale. Per validare le simulazioni sono stati effettuati esperimenti con la tecnologia additiva DED su una lamiera sottile.
Il materiale utilizzato è acciaio inossidabile SS304 per la lamiera, mentre IN718 come materiale depositato. Il percorso di deposizione utilizzato è composto da 16 rettangoli concentrici allineati al centro della lamiera e spaziati da 2,5 mm.
Per analizzare i diversi effetti della strategia di scansione sulla deformazione della lamiera è stata effettuata la deposizione sia dall’esterno verso l’interno che l’opposto. La tecnologia additiva DED si basa su uno o più laser che fondono il substrato a cui viene aggiunto un materiale metallico.
La particolarità del caso di studio è data dal fatto che il substrato è una lamiera sottile, caratterizzata da una bassa rigidità strutturale, per cui tende a deformarsi a causa delle distorsioni termiche. L’obiettivo è quello di studiare questa complessa interazione di fenomeni per controllarli ottenendo, in un’unica lavorazione, la deformazione e l’aggiunta di rinforzi.
