Influence of blue laser-wire directed energy deposition parameters on the microstructure of SS316L
Aquesta tesi de Màster investiga l’optimització dels paràmetres d’impressió, específicament la potència del làser i la velocitat d’escaneig, per a l’aliatge d’acer inoxidable 316L processat mitjançant Laser Wire Directed Energy Deposition (LW-DED) amb una font làser blava en un sistema Meltio M600....
| Author: | |
|---|---|
| Format: | master thesis |
| Publication Date: | 2025 |
| Country: | España |
| Institution: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repository: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Language: | English |
| OAI Identifier: | oai:dnet:upcommonspor::0c97a96420a0f244f165df94d581dfd6 |
| Online Access: | https://hdl.handle.net/2117/462052 |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | Additive manufacturing Stainless steel Metallography Blue Laser DED SS316L Porosity Microstructure Fabricació additiva Acer inoxidable Làsers en metal·lúrgia Metal·lografia Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials |
| id |
ES_79baf97bd2c63672001c3c8ec1460b83 |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:dnet:upcommonspor::0c97a96420a0f244f165df94d581dfd6 |
| network_acronym_str |
ES |
| network_name_str |
España |
| repository_id_str |
|
| dc.title.none.fl_str_mv |
Influence of blue laser-wire directed energy deposition parameters on the microstructure of SS316L |
| title |
Influence of blue laser-wire directed energy deposition parameters on the microstructure of SS316L |
| spellingShingle |
Influence of blue laser-wire directed energy deposition parameters on the microstructure of SS316L Renna, Lorenzo Additive manufacturing Stainless steel Metallography Blue Laser DED SS316L Porosity Microstructure Fabricació additiva Acer inoxidable Làsers en metal·lúrgia Metal·lografia Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials |
| title_short |
Influence of blue laser-wire directed energy deposition parameters on the microstructure of SS316L |
| title_full |
Influence of blue laser-wire directed energy deposition parameters on the microstructure of SS316L |
| title_fullStr |
Influence of blue laser-wire directed energy deposition parameters on the microstructure of SS316L |
| title_full_unstemmed |
Influence of blue laser-wire directed energy deposition parameters on the microstructure of SS316L |
| title_sort |
Influence of blue laser-wire directed energy deposition parameters on the microstructure of SS316L |
| dc.creator.none.fl_str_mv |
Renna, Lorenzo |
| author |
Renna, Lorenzo |
| author_facet |
Renna, Lorenzo |
| author_role |
author |
| dc.contributor.none.fl_str_mv |
Barriobero Vila, Pere |
| dc.subject.none.fl_str_mv |
Additive manufacturing Stainless steel Metallography Blue Laser DED SS316L Porosity Microstructure Fabricació additiva Acer inoxidable Làsers en metal·lúrgia Metal·lografia Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials |
| topic |
Additive manufacturing Stainless steel Metallography Blue Laser DED SS316L Porosity Microstructure Fabricació additiva Acer inoxidable Làsers en metal·lúrgia Metal·lografia Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials |
| description |
Aquesta tesi de Màster investiga l’optimització dels paràmetres d’impressió, específicament la potència del làser i la velocitat d’escaneig, per a l’aliatge d’acer inoxidable 316L processat mitjançant Laser Wire Directed Energy Deposition (LW-DED) amb una font làser blava en un sistema Meltio M600. El LW-DED permet la fabricació de peces metàl·liques a gran escala, però encara cal una comprensió clara de la relació entre les condicions de processament i l’evolució microestructural. L’estudi se centra en la influència dels paràmetres d’impressió sobre la taxa de refredament, la mida del bany de fusió, el contingut de ferrita, la textura cristal·logràfica, la porositat i la duresa. La caracterització microestructural es va dur a terme mitjançant microscòpia òptica i difracció d’electrons retrodispersats (EBSD), juntament amb una anàlisi quantitativa de la porositat. Els resultats mostren que un augment de la potència del làser condueix a una porositat més elevada, amb una morfologia de porus que passa de porus allargats a baixa potència a porus més equiàtics a alta potència. La velocitat d’escaneig té un paper crucial en la formació de defectes, ja que influeix fortament tant en la quantitat com en la distribució de la porositat. Les dimensions del bany de fusió depenen fortament de la potència, afectant directament els gradients tèrmics locals i les taxes de refredament. L’anàlisi EBSD va revelar una desviació respecte a la textura habitual <001>//BD, suggerint fluxos tèrmics alterats en comparació amb processos basats en pols. La microestructura va mostrar ferrita δ esquelètica i laminar, coherent amb una solidificació de tipus FA. La quantificació de la ferrita per EBSD va resultar més propera als valors de la literatura que l’anàlisi d’imatges òptiques, ressaltant la fiabilitat de l’EBSD. En conjunt, els resultats mostren que la potència del làser i la velocitat d’escaneig influeixen fortament en els defectes, la solidificació i la textura en el LW-DED de 316L, aportant informació clau per a l’optimització del procés i la millora del rendiment del material. |
| publishDate |
2025 |
| dc.date.none.fl_str_mv |
2025 2025-10-22 2026 2026-05-18 |
| dc.type.none.fl_str_mv |
master thesis http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc NA http://purl.org/coar/version/c_be7fb7dd8ff6fe43 |
| dc.type.openaire.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| format |
masterThesis |
| dc.identifier.none.fl_str_mv |
https://hdl.handle.net/2117/462052 |
| url |
https://hdl.handle.net/2117/462052 |
| dc.language.none.fl_str_mv |
Inglés eng |
| language_invalid_str_mv |
Inglés |
| language |
eng |
| dc.rights.none.fl_str_mv |
open access http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
| dc.rights.openaire.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
| rights_invalid_str_mv |
open access http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
| dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universitat Politècnica de Catalunya |
| publisher.none.fl_str_mv |
Universitat Politècnica de Catalunya |
| dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC instname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| instname_str |
Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| reponame_str |
UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| collection |
UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| repository.name.fl_str_mv |
|
| repository.mail.fl_str_mv |
|
| _version_ |
1869411371370676224 |
| spelling |
Influence of blue laser-wire directed energy deposition parameters on the microstructure of SS316LRenna, LorenzoAdditive manufacturingStainless steelMetallographyBlue LaserDEDSS316LPorosityMicrostructureFabricació additivaAcer inoxidableLàsers en metal·lúrgiaMetal·lografiaÀrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materialsAquesta tesi de Màster investiga l’optimització dels paràmetres d’impressió, específicament la potència del làser i la velocitat d’escaneig, per a l’aliatge d’acer inoxidable 316L processat mitjançant Laser Wire Directed Energy Deposition (LW-DED) amb una font làser blava en un sistema Meltio M600. El LW-DED permet la fabricació de peces metàl·liques a gran escala, però encara cal una comprensió clara de la relació entre les condicions de processament i l’evolució microestructural. L’estudi se centra en la influència dels paràmetres d’impressió sobre la taxa de refredament, la mida del bany de fusió, el contingut de ferrita, la textura cristal·logràfica, la porositat i la duresa. La caracterització microestructural es va dur a terme mitjançant microscòpia òptica i difracció d’electrons retrodispersats (EBSD), juntament amb una anàlisi quantitativa de la porositat. Els resultats mostren que un augment de la potència del làser condueix a una porositat més elevada, amb una morfologia de porus que passa de porus allargats a baixa potència a porus més equiàtics a alta potència. La velocitat d’escaneig té un paper crucial en la formació de defectes, ja que influeix fortament tant en la quantitat com en la distribució de la porositat. Les dimensions del bany de fusió depenen fortament de la potència, afectant directament els gradients tèrmics locals i les taxes de refredament. L’anàlisi EBSD va revelar una desviació respecte a la textura habitual <001>//BD, suggerint fluxos tèrmics alterats en comparació amb processos basats en pols. La microestructura va mostrar ferrita δ esquelètica i laminar, coherent amb una solidificació de tipus FA. La quantificació de la ferrita per EBSD va resultar més propera als valors de la literatura que l’anàlisi d’imatges òptiques, ressaltant la fiabilitat de l’EBSD. En conjunt, els resultats mostren que la potència del làser i la velocitat d’escaneig influeixen fortament en els defectes, la solidificació i la textura en el LW-DED de 316L, aportant informació clau per a l’optimització del procés i la millora del rendiment del material.Esta tesis de Máster investiga la optimización de los parámetros de impresión, específicamente la potencia del láser y la velocidad de escaneo, para la aleación de acero inoxidable 316L procesada mediante Laser Wire Directed Energy Deposition (LW-DED) con una fuente láser azul en un sistema Meltio M600. El LW-DED permite la fabricación de piezas metálicas a gran escala, pero todavía se requiere una comprensión clara de la relación entre las condiciones de procesamiento y la evolución microestructural. El estudio se centra en la influencia de los parámetros de impresión sobre la tasa de enfriamiento, el tamaño del baño de fusión, el contenido de ferrita, la textura cristalográfica, la porosidad y la dureza. La caracterización microestructural se llevó a cabo mediante microscopía óptica y difracción de electrones retrodispersados (EBSD), junto con un análisis cuantitativo de la porosidad. Los resultados muestran que un aumento en la potencia del láser conduce a una mayor porosidad, con una morfología de poros que cambia de alargada a baja potencia a más equiaxial a alta potencia. La velocidad de escaneo desempeña un papel crucial en la formación de defectos, influyendo fuertemente tanto en la cantidad como en la distribución de la porosidad. Las dimensiones del baño de fusión dependen en gran medida de la potencia, afectando directamente los gradientes térmicos locales y las tasas de enfriamiento. El análisis EBSD reveló una desviación respecto a la textura típica <001>//BD, lo que sugiere flujos térmicos distintos a los de los procesos basados en polvo. La microestructura mostró ferrita δ esquelética y laminar, coherente con una solidificación de tipo FA. La cuantificación de ferrita por EBSD fue más coherente con los valores reportados en la literatura que la obtenida mediante análisis de imágenes ópticas, resaltando la fiabilidad del EBSD. En conjunto, los resultados muestran que la potencia del láser y la velocidad de escaneo influyen fuertemente en los defectos, la solidificación y la textura en el LW-DED de 316L, proporcionando información valiosa para la optimización del proceso y la mejora del rendimiento del material.This Master’s Degree thesis investigates the optimization of printing parameters, specifically laser power and scanning speed, for the 316L stainless steel alloy processed by Laser Wire Directed Energy Deposition (LW-DED) using a blue laser source on a Meltio M600 system. LW-DED enables the fabrication of large-scale metallic parts, but a clear understanding of the relationship between processing conditions and microstructural evolution is still required. The study focuses on the influence of printing parameters on cooling rate, melt pool size, ferrite content, texture, porosity, and hardness. Microstructural characterization has been performed through optical microscopy and electron backscatter diffraction (EBSD), supported by quantitative porosity analysis. Results show that increasing laser power leads to higher porosity, with pore morphology shifting from elongated pores at low power to more equiaxed pores at higher power. Scanning speed was found to play a crucial role in defect formation, strongly influencing both the amount and distribution of porosity. Melt pool dimensions were strongly dependent on the power, directly affecting local thermal gradients and cooling rates. EBSD analysis revealed a deviation from the commonly reported <001>//BD texture, suggesting altered heat flow compared to powder-based processes. The microstructure was characterized by skeletal and lathy δ-ferrite, consistent with FA-type solidification. Ferrite quantification by EBSD aligned more closely with literature values than image analysis, highlighting EBSD’s superior accuracy for phase assessment. Overall, the findings show that laser power and scanning speed strongly influence defects, solidification, and texture in LW-DED 316L, providing valuable insights for process optimization and improved material performance.IncomingUniversitat Politècnica de CatalunyaBarriobero Vila, Pere20252025-10-2220262026-05-18master thesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccNAhttp://purl.org/coar/version/c_be7fb7dd8ff6fe43info:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/2117/462052reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPCinstname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)Inglésengopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessoai:dnet:upcommonspor::0c97a96420a0f244f165df94d581dfd62026-05-27T15:37:01Z |
| score |
15,812429 |