IT202100015218A1 - Procedimento di fabbricazione additiva e prodotto ottenibile tramite il procedimento - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?PROCEDIMENTO DI FABBRICAZIONE ADDITIVA E PRODOTTO OTTENIBILE TRAMITE IL PROCEDIMENTO?

L?invenzione riguarda un procedimento di fabbricazione additiva di un prodotto, nonch? lo stesso prodotto ottenuto mediante il procedimento di fabbricazione additiva.

L?espressione fabbricazione additiva ? notoriamente usata per identificare una pluralit? di procedimenti industriali per fabbricare prodotti tridimensionali.

La fabbricazione additiva avviene tramite addizione di strati di materiale in sovrapposizione piuttosto che tramite sottrazione di materiale, come viceversa accade nei procedimenti di fabbricazione per asportazione di truciolo.

Esempi noti di tecnologie di fabbricazione additiva sono la stereolitografia, la modellazione a deposizione fusa, la sinterizzazione laser, la fusione a fascio di elettroni, eccetera.

In base al tipo di tecnologia, il materiale di partenza per ottenere gli strati pu? generalmente essere allo stato liquido, semi-solido come nel caso di una pasta, ovvero solido sotto forma ad esempio di polvere.

Inoltre, le tecnologie di fabbricazione additiva possono essere impiegate per lavorare svariate tipologie di materiali, ad esempio materiali metallici e materiali plastici.

Un tipico procedimento di fabbricazione additiva inizia con l?importazione di un modello matematico 3D del prodotto da fabbricare su un?unit? di elaborazione di una macchina di fabbricazione additiva. Usualmente, il modello matematico ? contenuto in un archivio digitale in formato STL. Il formato STL ? un formato dati di interfaccia comune per le macchine di fabbricazione additiva note.

L?unit? di elaborazione provvede automaticamente, in base agli algoritmi di programmazione della macchina, a pianificare la produzione degli strati e la loro sovrapposizione in modo da ottenere un prodotto corrispondente al modello importato.

Normalmente, gli strati vengono sovrapposti l?uno sull?altro secondo la direzione del loro spessore, ossia secondo una direzione di costruzione della macchina.

Se necessario, l?unit? di elaborazione pianifica anche la predisposizione di supporti atti a sostenere il materiale durante la fabbricazione, in modo da evitare ad esempio sbavature o collassi di porzioni localizzate durante l?addizione di materiale. Come noto, i supporti non fanno parte del prodotto da fabbricare e dovranno essere rimossi in seguito al procedimento di fabbricazione additiva. La funzione dei supporti ? ben nota nel settore tecnico della fabbricazione additiva.

Possibilmente, la predisposizione dei supporti pu? anche essere comandata da un operatore interagendo manualmente con l?unit? di elaborazione in modo appropriato.

In vista di quanto sopra, i procedimenti di fabbricazione additiva sono fortemente automatizzati e dipendenti dagli algoritmi memorizzati nelle unit? di elaborazione delle specifiche macchine disponibili sul mercato.

L?operatore ha comunque la possibilit? di intervenire sul procedimento tramite l?impostazione di alcuni parametri di processo tipici della macchina utilizzata.

Ad esempio, nel caso della tecnologia con fusione a fascio di elettroni, l?operatore pu? impostare la deviazione del fuoco del fascio, la corrente del fascio, la velocit? del fascio, il numero di passaggi del fascio, eccetera.

Alcuni dei parametri di processo impostabili possono influenzare le propriet? del prodotto fabbricato, ad esempio la densit? finale, la conducibilit? termica o elettrica e simili.

Ciononostante, gli algoritmi delle unit? di elaborazione sono programmati specificatamente per far s? che il prodotto fabbricato sia uniformemente ed omogeneamente denso in ogni sua porzione, indipendentemente dalla scelta dei parametri di processo da parte dell?operatore.

Ci? potrebbe costituire una questione che apre ad un?esigenza di incremento della versatilit? dei procedimenti di fabbricazione additiva.

Infatti, sebbene i procedimenti di fabbricazione additiva noti siano ottimizzati secondo criteri comunemente condivisi nel settore, ? comunque sentita l?esigenza di migliorare ulteriormente tali procedimenti sotto l?aspetto della versatilit?, cos? da poter ottenere prodotti conseguentemente migliorati o con funzionalit? nuove rispetto a quelli ottenibili con tecnologie tradizionali.

Inoltre, ? pure sentita l?esigenza che eventuali miglioramenti non inficino in alcun modo il risultato estetico dei prodotti fabbricati, la cui forma esteriore deve comunque rimanere sostanzialmente uguale a quella progettata.

Uno scopo dell?invenzione ? quello di soddisfare le esigenze sopra esposte, preferibilmente in modo semplice ed economico.

Secondo l?invenzione, un procedimento di fabbricazione additiva ed un prodotto ottenibile mediante il procedimento sono realizzati secondo quanto definito dalle rivendicazioni indipendenti.

Le rivendicazioni dipendenti definiscono particolari forme di realizzazione dell?invenzione.

L?invenzione permette di ottenere prodotti includenti porzioni interne non completamente densificate, ossia con un livello di densificazione inferiore rispetto alle porzioni circostanti, contrariamente al pregiudizio tecnico per cui ? essenziale che il prodotto risulti omogeneamente ed uniformemente densificato.

La forma esteriore e l?estetica finale, ossia la superficie esterna del prodotto rimangono inalterate rispetto alle condizioni progettuali richieste.

La possibilit? di fabbricare porzioni con minore densificazione permette una programmazione attiva delle zone di rottura sotto sforzo; in questo modo, un?eventuale rottura del prodotto si verificher? in modo prevedibile in una zona desiderata del prodotto. Ci? favorisce la manutenibilit? e l?affidabilit? del prodotto.

Inoltre, il prodotto potr? essere utilizzato e quindi definito come un dispositivo di protezione per proteggere strutture circostanti da potenziali sovraccarichi.

Inoltre, l?invenzione permette di tracciare percorsi preferenziali all?interno del prodotto per flussi termici e/o elettrici tramite il controllo della densit? delle porzioni interne del prodotto stesso.

Similmente, ? possibile influenzare il percorso di propagazione di potenziali cricche nelle zone pi? probabilmente affette da difettosit?.

Riassumendo, l?invenzione permette un controllo localizzato delle propriet?, ad esempio meccaniche, termiche, elettriche di ciascuna zona del prodotto, cos?? da ottenere un comportamento prevedibile del prodotto in uso.

Per una migliore comprensione dell?invenzione, una specifica forma di realizzazione viene descritta nel seguito a titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, in cui

- la figura 1 ? una vista frontale di un prodotto da fabbricare con un procedimento secondo l?invenzione; - la figura 2 ? una rappresentazione in vista frontale di un modello del prodotto preparato secondo una fase del procedimento secondo l?invenzione;

- la figura 3 mostra un dettaglio della figura 2;

- le figure 4-7 sono analoghe alla figura 3 e mostrano modelli alternativi rispetto al modello della figura 3;

- la figura 8 ? un diagramma tensione-deformazione relativo a ulteriori prodotti ottenuti con il procedimento secondo l?invenzione utilizzando i modelli delle figure 3-7;

- la figura 9 illustra un?immagine acquisita mediante microscopio elettronico di una superficie di frattura del prodotto della figura 1, fabbricato con il procedimento secondo l?invenzione;

- la figura 10 ? un ingrandimento locale dell?immagine della figura 9; e

- la figura 11 illustra un?immagine acquisita mediante microscopio elettronico di una superficie di frattura di un prodotto fabbricato con un procedimento dell?arte nota in condizioni corrispondenti a quelle con cui il prodotto di figura 10 ? ottenuto.

La descrizione ed i disegni faranno riferimento, senza alcuna perdita di generalit?, ad un procedimento di fabbricazione additiva di un provino di trazione. Lo specifico procedimento descritto ed illustrato utilizza una tecnologia di fusione a fascio di elettroni applicato su polvere di metallo.

Pertanto, una macchina di fabbricazione additiva che operi secondo tale tecnologia verr? qui considerata nella descrizione, sebbene non illustrata.

Alternativamente a quanto descritto di seguito, il procedimento dell?invenzione, definito dalle rivendicazioni, potrebbe utilizzare una qualsiasi tecnologia di fabbricazione additiva, applicata su qualsiasi materiale idoneo, per fabbricare un prodotto solido avente qualsiasi forma realizzabile mediante fabbricazione additiva.

In figura 1, il numero di riferimento 1 indica un prodotto comprendente un corpo solido 2 che, in particolare, definisce un provino di trazione. Possibilmente, il prodotto potrebbe comprendere pi? corpi solidi, anzich? uno.

Pi? in particolare, il corpo 2 si estende lungo un asse A tra due estremit? opposte 3, 4. Inoltre, il corpo 2 comprende una porzione intermedia 5 avente una sezione trasversale di dimensioni ridotte rispetto a quelle delle estremit? 3, 4.

Il corpo 2 ? stato progettato come nella rappresentazione di figura 1. In altre parole, il corpo 2 ha un aspetto estetico o forma esteriore prestabilita. Secondo il progetto del corpo 2, la superficie esterna di quest?ultimo ? predefinita e delimita il corpo 2 stesso.

Un procedimento di fabbricazione additiva del corpo 2 deve sostanzialmente rispettare il progetto; in particolare, il corpo 2 realizzato secondo il procedimento deve sostanzialmente presentare la superficie esterna progettata.

Il procedimento comprende la preparazione di un modello tridimensionale del corpo 2 tramite un calcolatore. Pi? precisamente, il modello ? un modello matematico in formato digitale, ad esempio ottenuto mediante l?uso di un software di disegno tecnico assistito al calcolatore. Nella preparazione del modello, il procedimento comprende la selezione di almeno una porzione di volume 6 del corpo 2.

In figura 1, la porzione 6 ? evidenziata per chiarezza con una sfumatura di colore differente rispetto alla restante parte 7 del corpo 2. Tuttavia, la porzione 6 ? parte integrante del corpo 2, senza soluzione di continuit? rispetto alla parte 7.

La porzione 6 ha una precisa collocazione nel corpo 2 ed ? circondata almeno parzialmente dalla parte 7. In particolare, la porzione 6 fa parte della porzione intermedia 5.

La porzione 6 viene scelta intenzionalmente per risultare indebolita rispetto alla parte 7, a valle del procedimento di fabbricazione. Nello specifico, la porzione 6 ? desiderata con un livello di densificazione inferiore rispetto alla parte 7, ossia meno densificata. Pi? precisamente, la densit? della porzione 6 ? vantaggiosamente inferiore a quella della parte 7.

In questo modo, la ridotta densit? della porzione 6 comporta l?esistenza di uno specifico carico per cui il corpo 2 fabbricato subirebbe in modo programmato e prevedibile una rottura o frattura in corrispondenza della porzione 6. Lo specifico carico ? meno elevato rispetto ad un carico necessario per provocare la rottura della parte 7.

Lo specifico carico ? variabile, ad esempio, in funzione della forma e/o delle dimensioni della porzione 6. Pertanto, la selezione e la conseguente modellizzazione della porzione 6 pu? avvenire in funzione di un carico desiderato o grandezza fisica correlata, i.e. indicativa del carico desiderato, affinch? la stessa porzione 6 subisca la rottura.

Quindi, il carico desiderato o la grandezza correlata, ad esempio l?allungamento/deformazione, pu? essere previsto in anticipo o scelto per scegliere e modellizzare la porzione 6 di conseguenza.

La porzione 6 pu? essere, ad esempio, modellizzata come un vuoto. La figura 2 mostra il modello preparato secondo quest?ultimo esempio, con la porzione 6 vuota nella sua collocazione corretta, ossia nella collocazione o disposizione corrispondente di figura 1, la quale rappresenta il corpo 2 come progettato.

Secondo un diverso esempio, non illustrato, la porzione 6 pu? essere modellizzata come piena, pi? precisamente come un corpo indipendente rispetto alla parte 7. Sebbene disgiunta dalla parte 7, la porzione 6 verrebbe collocata correttamente all?interno del modello, ossia nella collocazione o disposizione corrispondente di figura 1. In dettaglio, la disposizione della porzione 6 potrebbe essere contigua o adiacente alla parte 7 cos? da riformare apparentemente il corpo 2 nella sua integrit?, secondo le condizioni progettuali. Infatti, la superficie esterna del corpo 2 cos? modellizzata risulterebbe sostanzialmente uguale alla superficie esterna predefinita per il corpo 2.

In altre parole, preferibilmente, il modello presenterebbe la superficie esterna predefinita. Convenientemente, il modello forma anche una rappresentazione completa dell?interno del corpo 2.

In questo diverso esempio, l?ottenimento della ridotta densificazione comprende, come risulter? pi? chiaro nel seguito, un intervento su uno o pi? parametri di processo della macchina di fabbricazione additiva impiegata che siano idonei per influenzare la densificazione della porzione 6 e della parte 7.

In questo caso, anche i parametri di processo, oltre alla forma e/o dimensioni della porzione 6 influenzeranno lo specifico carico per cui la porzione 6 subisce la rottura. Pertanto, una volta che il carico desiderato o la grandezza correlata ? determinato, i parametri di processo potranno essere determinati insieme alla forma e/o dimensioni della porzione 6 per ottenere la rottura programmata con il carico desiderato.

Una volta che il modello ? preparato, il modello pu? essere importato in un?unit? di elaborazione della macchina di fabbricazione additiva. Naturalmente, il modello potrebbe anche essere gi? presente, memorizzato o in qualunque modo fornito nell?unit? di elaborazione. Il modello ? impostato in un formato di dati di interfaccia leggibile dall?unit? di elaborazione. Ad esempio, il formato STL ? idoneo.

A questo punto, la macchina di fabbricazione additiva ? azionata per realizzare il corpo 2 secondo il modello.

Nell?esempio di figura 2, una parte della superficie esterna predefinita, corrispondente ad una superficie esterna della porzione 6, ? assente nel modello poich? la porzione 6 ? modellizzata come un vuoto e comprende la detta parte della superficie esterna predefinita. In altre parole, la porzione 6 si estende fino a comprendere la parte della superficie esterna.

In questo particolare caso, baster? che le dimensioni della porzione 6 o della superficie mancante nel modello lungo l?asse A, ovvero lungo la direzione di costruzione della macchina, siano sufficientemente piccole, tale che la superficie esterna predefinita venga comunque realizzata a causa del calore sviluppato dalla macchina prima, durante o dopo la fabbricazione della parte 7, ossia per effetti termici.

Inoltre, gli effetti termici o il calore sviluppato possono essere accentuati di proposito sfruttando funzioni note della macchina, in particolare programmi di preriscaldamento a monte del processo di fabbricazione e/o programmi di post riscaldamento a valle della fabbricazione della parte 7 o della porzione 6. Pi? in particolare, i programmi di preriscaldamento e post riscaldamento si applicano a monte e a valle della fabbricazione di un singolo strato fabbricabile dalla macchina. L?operatore pu? selezionare l?applicazione dei programmi di preriscaldamento e post riscaldamento per uno o pi? specifici strati fabbricabili dalla macchina.

In aggiunta, le dette funzioni note possono essere adoperate per influenzare la densificazione della porzione 6 in modo controllato.

Le dimensioni sufficienti per ottenere completamente la superficie esterna dipenderanno dalla macchina utilizzata. Un operatore o un algoritmo dedicato potranno verificare senza particolare onere qual ? il limite massimo di dimensione per cui i fenomeni termici non sono pi? sufficienti per o in grado di permettere la realizzazione completa della superficie esterna. L?operatore o l?algoritmo possono verificare a partire da un ordine di grandezza ragionevole, ad esempio del millimetro verso valori via via inferiori, in modo certo ed affidabile. L?algoritmo o il ragionamento di verifica applicabile si baserebbe dunque su una semplice operazione di programmazione lineare a risultato certo per cui sono disponibili numerosi metodi noti.

D?altra parte, qualora la porzione 6 fosse una porzione di volume interna rispetto alla superficie esterna, la macchina riprodurrebbe la superficie esterna indipendentemente dalle dimensioni della porzione 6.

Grazie alla presenza del vuoto modellizzato in corrispondenza della porzione 6, la macchina di fabbricazione additiva esegue un trattamento incompleto del materiale in corrispondenza della stessa porzione 6. Pertanto, la porzione 6 fabbricata risulta significativamente meno densificata rispetto alla parte 7.

In altre parole, la densit? della porzione 6 ? inferiore a quella della parte 7. Cio?, la densit? relativa della porzione 6 con riferimento alla parte 7 ? inferiore a uno, ad esempio inferiore a 0.8.

Inoltre, la porzione 6 fabbricata risulta densificata in modo disomogeneo per via della contemporanea presenza di zone di materiale almeno parzialmente accoppiato, pi? precisamente saldato al materiale della parte 7, e zone di materiale completamente separato o disunito o distaccato dal materiale della parte 7.

Le zone di materiale saldato possono anche essere denominate usando un gergo pi? tecnico come ?colli di saldatura? che sono formati nella porzione 6.

Un esempio di fabbricazione della porzione 6 con il procedimento descritto ? fornito nella figura 9. La figura 9 mostra una superficie di rottura 17, del corpo 2 fabbricato, in corrispondenza della porzione 6. La superficie evidenzia zone 18 presentanti una pluralit? di colli di saldatura, nella fattispecie polvere di metallo almeno parzialmente fusa. Inoltre, la superficie evidenzia ulteriori zone 19, anch?esse presentanti colli di saldatura, in cui il legame originario tra la porzione 6 e la restante parte 7 era pi? debole rispetto alle zone 18.

Il risultato del procedimento pu? anche essere osservato comparando la figura 10, la quale ? un ingrandimento localizzato della figura 9, con la figura 11. La figura 11 mostra un corpo solido realizzato con un procedimento di fabbricazione additiva di arte nota. Il corpo solido della figura 11 ? stato sottoposto a frattura dopo prova di trazione in condizioni analoghe a quelle del corpo 2.

La figura 10 mostra la superficie di frattura 17 con porzioni a geometria irregolare 14, corrispondenti ai colli di saldatura 18, e porzioni sostanzialmente piane e levigate 15. In altre parole, la superficie 17 presenta contemporaneamente zone di cedimento di materiale densificato (porzioni 14) e zone in cui non si osserva nessuna rottura (porzioni 15).

Le porzioni 15 corrispondono sostanzialmente alle zone di materiale disunito della porzione 6. Qui, in altre parole, il materiale era non coeso ancora prima dell?esecuzione della prova di trazione, ovvero prima di qualunque applicazione di carichi.

Ci? ? il risultato della densificazione solo parziale della porzione 6.

Con l?espressione ?piane e levigate?, si intende ad esempio che le porzioni 15 corrispondono alle zone per le quali il procedimento non provoca la densificazione del materiale.

In particolare, le porzioni 15 corrisponderebbero a zone scure in immagini tomografiche o a porosit? in sezioni metallografiche.

Le porzioni 14 mostrano invece la tipica morfologia di cedimento di una porzione di materiale metallico densificato che viene portata a rottura.

Viceversa, la figura 11 mostra una superficie di frattura 16 completamente irregolare, caratteristica di un componente completamente densificato.

La richiedente ha osservato sperimentalmente che le caratteristiche evidenziate nelle figure 9 e10 si riscontrano su una generalit? di prodotti diversi, anche applicando differenti tecnologie di fabbricazione additiva dalla fusione a fascio di elettroni.

Nel caso del diverso esempio in cui la porzione 6 ? modellizzata come piena, la differente densificazione della porzione 6 stessa ? ottenuta selezionando almeno un parametro di processo della macchina e applicando differentemente il parametro di processo selezionato per la realizzazione della porzione 6 e della parte 7. Chiaramente, il parametro di processo selezionato ? idoneo per influenzare la densificazione della porzione 6 e della parte 7.

In quest?ultimo esempio, la differente densificazione pu? essere controllata pi? finemente. Ad esempio, la porzione 6 fabbricata pu? essere omogeneamente densificata, con una densit? inferiore rispetto a quella della parte 7. Altres?, la porzione 6 fabbricata pu? anche essere densificata in modo disomogeneo, per cui potrebbe comprende zone di materiale accoppiato alla parte 7 e zone di materiale disunito o indipendente dalla parte 7. Chiaramente, anche in quest?ultimo esempio la porzione 6 fabbricata risulterebbe indebolita rispetto alla parte 7.

Con il termine indebolito, si identifica una struttura con propriet? di resistenza meccanica inferiore rispetto a quella nominale del materiale, trattato con un procedimento di fabbricazione additiva tradizionale.

Esempi specifici di parametri di processo considerabili per la tecnologia di fusione a fascio di elettroni sono la deviazione del fuoco, la corrente, la velocit?, ed il numero di passaggi del fascio di elettroni. L?influenza che i parametri elencati hanno sulla densificazione ? nota nel settore, per cui non richiede ulteriori spiegazioni dettagliate.

Preferibilmente, la porzione 6 ? stratiforme, ovverosia costituisce uno strato, vuoto nella fattispecie della figura 2.

La porzione 6 ha uno spessore G che si estende lungo l?asse A, il quale corrisponde in particolare alla direzione di costruzione della macchina.

Il termine ?spessore? ? da intendersi nel verso della direzione di minore estensione della porzione 6.

Per direzione di costruzione della macchina si intende la direzione di sovrapposizione degli strati fabbricati dalla macchina durante il procedimento di fabbricazione additiva.

Durante il procedimento, la macchina pu? orientare automaticamente il modello rispetto ad un sistema di riferimento della stessa macchina. Il sistema di riferimento include, ad esempio, la direzione di costruzione.

I criteri automatici di orientamento sono noti e prevedibili. Ad esempio, un possibile criterio ? quello di allineare la direzione di massima estensione del modello con la direzione di costruzione. Altrimenti, l?orientamento del modello pu? essere impostato dall?operatore interagendo con l?unit? di elaborazione.

La selezione della porzione 6 pu? avvenire in modo tale che la direzione dello spessore G corrisponda o coincida con la direzione di costruzione, ad esempio in base ai criteri automatici di orientamento o coerentemente con le impostazioni dell?operatore.

Nell?esempio di figura 2, corrispondente con l?esempio di figura 3, la porzione 6 si estende per tutta l?estensione del corpo 2 secondo due direzioni ortogonali all?asse A, ossia alla direzione di costruzione. Infatti, come accennato precedentemente, la porzione 6 include una parte della superficie esterna del corpo 2.

Preferibilmente, lo spessore G della porzione 6 ? uniforme, ad esempio lungo direzioni parallele alla direzione di costruzione. Alternativamente, lo spessore G potrebbe variare, ad esempio ancora lungo le direzioni parallele.

In altre parole, considerando lo spessore G come una funzione di due variabili di lunghezza secondo rispettivi assi ortogonali tra loro ed ortogonali alla direzione di costruzione, lo stesso spessore G pu? essere costante lungo la direzione di costruzione oppure variabile.

Le figure 2 e 3 mostrano un esempio in cui la porzione 6 ha una sezione trasversale rettangolare. In particolare, la porzione 6 ha una forma cilindrica.

Alternativamente, la porzione 6 pu? presentare una sezione trasversale con una forma differente. Le figure 4-7 illustrano una pluralit? di possibili esempi.

La figura 4 illustra la porzione 6 avente una sezione trasversale a forma di omega. In particolare, la porzione 6 comprende una calotta 6a, ad esempio emisferica. In questo caso, lo spessore G della calotta 6a si estende lungo una direzione radiale della calotta. Inoltre, la porzione 6 comprende una base 6b, in particolare cilindrica, da cui la calotta 6a si estende. Lo spessore G della base 6b si estende lungo l?asse A. Lo spessore G della calotta 6a e della base 6b sono uguali e uniformi. La calotta 6a e la base 6b formano un unico strato, nello specifico a forma di cappello.

La figura 5 illustra la porzione 6 avente una sezione trasversale a forma di cuneo. In particolare, la porzione 6 ha una forma conica. Pi? in particolare, la porzione 6 definisce un cono privo di base. Il cono ha un vertice che nella fattispecie appartiene all?asse A. Qui, lo spessore G si estende secondo una direzione che forma un angolo con l?asse A complementare all?angolo di apertura del cono.

La figura 6 illustra la porzione 6 avente una sezione trasversale a forma di cuneo smussato, ossia definente un trapezio privo di base. In particolare, la porzione 6 definisce un tronco di cono privo di base. Questo caso differisce da quello di figura 5 solo per la presenza di uno smusso alla sommit? del cono.

La figura 7 illustra la porzione 6 avente una sezione rettangolare come nel caso di figura 3. Qui, per?, lo spessore G si estende secondo una direzione trasversale rispetto all?asse A, pi? precisamente formante un angolo di 45? con l?asse A.

La figura 8 illustra per comparazione i diagrammi tensione-deformazione relativi agli esempi delle figure 3-7, possibilmente in funzione di diversi spessori della porzione 6. La tensione di rottura del materiale utilizzato per gli esempi suddetti, in condizioni di piena densificazione (parte 7 del corpo 2), ? pari all?incirca a 830 MPa.

I numeri di riferimento 20 e 21 indicano linee relative al caso di figura 3 con spessori uniformi di 100 e 200 micrometri rispettivamente. I numeri di riferimento 22, 23 indicano linee relative al caso di figura 4 con spessori uniformi di 100 e 200 micrometri rispettivamente. I numeri di riferimento 24, 25, 26 indicano linee relative ai casi delle figure 5-7, rispettivamente, con spessore G uniforme di 100 micrometri.

Le linee 20, 21 evidenziano un comportamento plastico della porzione 6 a partire da valori relativamente bassi di tensione (superiori a circa 130 MPa). La rottura occorre per valori relativamente elevati di deformazione (superiori a circa 0.6%).

Le linee 22, 23 evidenziano anche loro un comportamento plastico ma per valori di tensione superiori (oltre 300 MPa) rispetto alle linee 20, 21. La rottura occorre anche qui per valori relativamente elevati di deformazione (superiori a 0.5%) ma inferiori rispetto alle linee 20, 21.

Le linee 24, 25, 26 evidenziano un comportamento pi? fragile. La rottura avviene per valori relativamente bassi di deformazione (circa 0.33%) e tensione (tra 260 e 330 MPa). La tensione di rottura ? crescente per le linee 24, 25, 26 in successione.

Maggiore ? lo spessore G della porzione 6, pi? diminuisce la resistenza meccanica del corpo 2.

Lo spessore G minimo della porzione 6 ? pari al minimo spessore di uno strato fabbricabile dalla macchina.

Preferibilmente, lo spessore G della porzione 6 ? inferiore a 800 micrometri, pi? preferibilmente tra 60 e 400 micrometri, nello specifico tra 100 e 200 micrometri.

In alternativa o in aggiunta, lo spessore G della porzione 6 ? inferiore a 16-20 volte il minimo spessore, nello specifico 1-8 volte, pi? nello specifico 1-4 volte.

Inoltre, preferibilmente, il volume della porzione 6 ? inferiore all?1% del volume complessivo del corpo 2, nello specifico tra 0.02% e 0.05%.

Un ridotto spessore G e/o volume ? favorevole per un controllo localizzato delle propriet? del corpo 2 fabbricato. Infatti, la zona di rottura programmata ? vantaggiosamente limitata per questioni di affidabilit? e ripetibilit?. Zone indebolite eccessivamente estese comportano un indesiderato indebolimento generale del prodotto risultante.

Modifiche e varianti possono essere apportate all?invenzione sopra descritta senza uscire dall?ambito di tutela definito dalle rivendicazioni.

Una, alcune o tutte le fasi del procedimento sopra descritto possono essere realizzate da un calcolatore e/o dall?unit? di elaborazione della macchina.

Claims (21)

RIVENDICAZIONI

1.- Procedimento di fabbricazione additiva di un corpo solido (2) progettato per essere delimitato da una predefinita superficie esterna, il procedimento comprendendo le fasi di

- selezionare almeno una porzione di volume (6) del corpo solido (2), la porzione avendo una collocazione circondata almeno parzialmente da una restante parte (7) del corpo solido (2),

- preparare un modello tridimensionale del corpo solido (2) tramite un calcolatore, in cui la porzione di volume selezionata (6) ? modellizzata nella detta collocazione come un ulteriore corpo indipendente rispetto alla detta restante parte (7),

- impostare il modello in un formato di dati di interfaccia leggibile da un?unit? di elaborazione di una macchina di fabbricazione additiva,

- fornire il modello nel detto formato di dati di interfaccia all?unit? di elaborazione,

- selezionare almeno un parametro di processo della macchina di fabbricazione idoneo per influenzare la densificazione dell?ulteriore corpo (6) e della restante parte (7), - applicare differentemente il parametro di processo per la realizzazione dell?ulteriore corpo (6) e della restante parte (7), tale che l?ulteriore corpo risulti meno densificato rispetto alla restante parte, ed - azionare la macchina di fabbricazione additiva concordemente con l?applicazione del parametro di processo per realizzare il corpo solido (2) secondo il modello, cos? da ottenere la detta superficie esterna predefinita.

2.- Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui l?applicazione del parametro di processo selezionato influenza la resistenza meccanica dell?ulteriore corpo (6), tale che l?ulteriore corpo (6) realizzato risulti indebolito rispetto alla restante parte (7) realizzata.

3.- Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l?applicazione del parametro di processo selezionato influenza l?omogeneit? di trattamento del materiale dell?ulteriore corpo (6), tale che l?ulteriore corpo realizzato presenti zone di materiale accoppiato alla restante parte (7) e zone di materiale separato dalla restante parte (7).

4.- Procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la macchina di fabbricazione additiva opera con una tecnologia di fusione a fascio di elettroni; il parametro di processo essendo scelto tra

- deviazione del fuoco del fascio di elettroni,

- corrente del fascio di elettroni,

- velocit? del fascio di elettroni,

- numero di passaggi del fascio di elettroni.

5.- Procedimento di fabbricazione additiva di un corpo solido (2) progettato per essere delimitato da una predefinita superficie esterna, il procedimento comprendendo le fasi di

- selezionare almeno una porzione di volume (6) del corpo solido (2), la porzione (6) avendo una collocazione circondata almeno parzialmente da una restante parte (7) del corpo solido (2),

- preparare un modello tridimensionale del corpo solido (2) tramite un calcolatore, in cui la porzione di volume (6) selezionata ? modellizzata nella detta collocazione come un vuoto,

- impostare il modello in un formato di dati di interfaccia leggibile da un?unit? di elaborazione di una macchina di fabbricazione additiva,

- fornire il modello nel detto formato di dati di interfaccia all?unit? di elaborazione,

- azionare la macchina di fabbricazione additiva per realizzare il corpo solido (2) secondo il modello, cos? da ottenere la detta superficie esterna predefinita.

6.- Procedimento secondo la rivendicazione 5, in cui la modellizzazione della porzione di volume (6) influenza la sua realizzazione nella resistenza meccanica, tale che la porzione di volume realizzata risulti indebolita rispetto alla restante parte (7) realizzata.

7.- Procedimento secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui la modellizzazione della porzione di volume (6) influenza l?omogeneit? di trattamento del materiale della porzione di volume, tale che la porzione di volume (6) realizzata presenti zone di materiale accoppiato alla restante parte (7) e zone di materiale separato dalla restante parte (7).

8.- Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la porzione di volume (6) selezionata ha uno spessore (G) che si estende lungo una prima direzione (A).

9.- Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui la porzione di volume (6) selezionata si estende lungo una seconda ed una terza direzione tra loro ortogonali per tutta l?estensione del corpo solido (2); la prima direzione (A) essendo ortogonale alla seconda ed alla terza direzione e corrispondente con una direzione di costruzione della macchina di fabbricazione additiva.

10.- Procedimento secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui il detto spessore (G) ? uniforme.

11.- Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui la porzione di volume (6) selezionata ha una sezione trasversale rettangolare.

12.- Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui la porzione di volume (6) selezionata ha una sezione trasversale a forma di omega o di cuneo, eventualmente smussato.

13.- Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 12, in cui il detto spessore (G) ? tra un minimo spessore di uno strato fabbricabile dalla macchina e 20 volte il detto minimo spessore, preferibilmente minore o uguale a 8 volte il detto minimo spessore, pi? preferibilmente minore o uguale a 4 volte il detto minimo spessore.

14.- Procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la porzione di volume (6) selezionata ha un volume inferiore all?1% del volume del corpo solido (2), preferibilmente tra 0.02% e 0.05%.

15.- Prodotto comprendente un corpo solido (2) ottenibile tramite il procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni.

16.- Prodotto comprendente un corpo solido (2), il corpo solido essendo delimitato da una superficie esterna e comprendendo una prima ed una seconda porzione interne (6, 7) rispetto alla superficie esterna; la prima porzione essendo meno densificata rispetto alla seconda porzione.

17.- Prodotto secondo la rivendicazione 16, in cui la prima porzione (6) ha una densit? relativa inferiore a 1 con riferimento alla seconda porzione (7).

18.- Prodotto secondo la rivendicazione 16 o 17, in cui la prima porzione (6) ha un volume inferiore all?1% del volume del corpo solido (2), preferibilmente tra 0.02% e 0.05%.

19.- Prodotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 18, in cui la prima porzione (6) ha uno spessore (G) tra un minimo spessore di uno strato fabbricabile dalla macchina e 20 volte il detto minimo spessore, preferibilmente minore o uguale a 8 volte il detto minimo spessore, pi? preferibilmente minore o uguale a 4 volte il detto minimo spessore.

20.- Prodotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 19, in cui la prima porzione (6) comprende zone di materiale accoppiato alla restante parte (7) e zone di materiale separato dalla restante parte (7).

21.- Prodotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 20, in cui la prima porzione (6) ? indebolita rispetto alla seconda porzione (7).