Multi-Material Additive Manufacturing of S690/Fe-Mn-Si-Cr-Ni SMA Joints with 30% Enhanced Static and Fatigue Life for Structural Applications through L-DED

Alper Kanyilmaz

L'Unione Europea (UE) è la seconda regione produttrice di acciaio al mondo, con una produzione annua di circa 150 milioni di tonnellate.
Poiché la fabbricazione dell’acciaio è una delle principali fonti di rifiuti e di produzione di CO2 nell’UE, sono quindi necessari nuovi approcci per affrontare questo problema. In questo progetto vengono proposti componenti strutturali in acciaio multimateriale fabbricati tramite un processo di deposizione di energia diretta dal laser (L-DED) efficiente in termini di risorse, in grado di aggirare il compromesso caratteristico tra resistenza e duttilità dei componenti strutturali in acciaio e quindi di avere una durata a fatica minima migliorata del 30%. Il processo efficiente in termini di risorse dell'L-DED fornirà un modo per la fabbricazione di componenti in acciaio con riduzione degli sprechi e combinazioni di materiali senza soluzione di continuità che altrimenti sarebbero difficili da ottenere. I componenti multimateriale sviluppati avranno inoltre un ciclo di vita migliorato di almeno il 30%, riducendo così la produzione di rifiuti provenienti da industrie con notevoli applicazioni di componenti strutturali in acciaio. Inizialmente, verrà sviluppato un framework digitale con una precisione superiore al 90% attraverso il metodo dei volumi finiti e il metodo degli elementi discreti per valutare e regolare il processo L-DED e aggirare costosi approcci sperimentali. Successivamente, i parametri di processo L-DED e gli approcci di rafforzamento dell'interfaccia saranno ottimizzati per la fabbricazione di componenti privi di difetti e ad alta densità (>99% di densità relativa). Infine, attraverso esperimenti verrà stabilito il ciclo di vita migliorato del 30% dei giunti strutturali multimateriale S690/Fe-Mn-Si-Cr-Ni proposti in condizioni statiche, dinamiche e termiche estreme. I risultati del progetto proposto contribuiranno a gettare le basi per la creazione di componenti multimateriale con un comportamento straordinario e controllabile, nonché a fornire il processo L-DED come percorso praticabile per la fabbricazione di tali componenti.