Produzione di componenti in Invar 36 via Wire Arc Additive Manufacturing

Nowadays, the manufacturing market demands the production of large-scale components with complex geometries in increasingly shorter lead times, while minimizing material waste. In this context, Additive Manufacturing is gaining growing significance, providing a wide range of solutions regarding both processes and materials. This thesis focuses on analyzing the production of Invar 36 components via Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). Specifically, the essay first introduces the WAAM technology, detailing its working principles, process parameters, and industrial applications, before contextualizing its use for the Invar 36 alloy. A comprehensive analysis of the main process parameters is conducted, such as heat input, torch travel speed, wire feed rate, and shielding gas type, to evaluate their influence on the component's mechanical properties. Finally, an optimal process window is identified, which yields the best results for the target properties of the finished product, including hardness, yield and ultimate tensile strength, fracture strain, coefficient of thermal expansion, surface quality, porosity, and bead geometry.

Il mercato manifatturiero richiede oggi giorno di produrre componenti dalle notevoli dimensioni e dalle geometrie complesse in tempi sempre più brevi e con minime quantità di scarti di lavorazione possibile. In questo contesto guadagna sempre più importanza la manifattura additiva la quale offre molteplici soluzioni dal punto di vista dei processi e dei materiali. La relazione per la prova finale è incentrata sull'analisi della produzione via Wire Arc Additive Manufacturing di componenti in Invar 36. In particolare, viene dapprima presentata la tecnologia manifatturiera oggetto dell'elaborato approfondendone il principio di funzionamento, i parametri di processo e le applicazioni industriali per poi contestualizzare l'utilizzo del Wire Arc Additive Manufacturing alla lega Invar 36. Vengono quindi approfonditi in questo senso i parametri di processo principali come apporto di calore, velocità di avanzamento della torcia e di deposizione del filo metallico, tipologia di gas protettivo, e viene analizzato come questi parametri influenzino le proprietà meccaniche del componente. Si evidenzia una finestra ottimale in corrispondenza della quale si ottengono i migliori risultati per le proprietà che si vogliono associare al prodotto finito come: durezza, tensioni di snervamento e rottura, allungamento a rottura, coefficiente di dilatazione termica, finitura superficiale, porosità e geometria del cordone.