L´objectiu d´aquest projecte és fabricar materials metàl·lics heterogenis mitjançant impressió 3D, més concretament mitjançant deposició directa d´energia (DED). Per això, es van utilitzar filferros de coure i acer inoxidable com a matèries primeres per tal de fabricar mostres de coure pur i acer inoxidable pur, però també multicapes de 5 i 9 capes. L'objectiu dels materials metàl·lics heterogenis és produir variacions brutals de la microestructura per obtenir canvis dràstics a les propietats mecàniques. L'interès d'aquest camp força recent rau en el fet que contraresta la disjuntiva entre resistència i ductilitat que solen presentar els materials metàl·lics homogenis convencionals, cosa que permet obtenir propietats mecàniques extraordinàries i sense precedents. Per investigar aquests canvis, però també la viabilitat d'aquests materials mitjançant impressió 3D, es van dur a terme proves de caracterització, com ara mesuraments de duresa Vickers, difracció de retrodispersió d'electrons i assaigs de tracció. Gràcies a la creació de mapes de duresa i perfils de duresa al llarg de l'espessor de les mostres, es va comprovar que la duresa del coure a les multicapes augmentava en comparació amb la mostra pura del 40 al 60%, amb valors sovint superiors a 90 HV. A més, es va verificar que la transició de duresa era molt brutal, per exemple, de 90 HV a 170 HV en una distància de 10 µm, cosa que conduïa al canvi dràstic de les propietats mecàniques requerides per als materials metàl·lics heterogenis. A continuació, es va dur a terme una anàlisi microestructural mitjançant difracció de retrodispersió d'electrons que va mostrar canvis en la mida i l'orientació del gra a la interfície de les multicapes. Això és degut probablement al propi procés de fabricació additiva, que crea llacunes de fusió en què cada fase es pot difondre entre si, cosa que explica les irregularitats de la microestructura al límit de la zona.

El objetivo de este proyecto es fabricar materiales metálicos heterogéneos mediante impresión 3D, más concretamente mediante deposición directa de energía (DED). Para ello, se utilizaron alambres de cobre y acero inoxidable como materias primas con el fin de fabricar muestras de cobre puro y acero inoxidable puro, pero también multicapas de 5 y 9 capas. El objetivo de los materiales metálicos heterogéneos es producir variaciones brutales de la microestructura para obtener cambios drásticos en las propiedades mecánicas. El interés de este campo bastante reciente radica en que contrarresta la disyuntiva entre resistencia y ductilidad que suelen presentar los materiales metálicos homogéneos convencionales, lo que permite obtener propiedades mecánicas extraordinarias y sin precedentes. Para investigar estos cambios, pero también la viabilidad de estos materiales mediante impresión 3D, se llevaron a cabo pruebas de caracterización, como mediciones de dureza Vickers, difracción de retrodispersión de electrones y ensayos de tracción. Gracias a la creación de mapas de dureza y perfiles de dureza a lo largo del espesor de las muestras, se comprobó que la dureza del cobre en las multicapas aumentaba en comparación con la muestra pura del 40 al 60%, con valores a menudo superiores a 90 HV. Además, se verificó que la transición de dureza era muy brutal, por ejemplo, de 90 HV a 170 HV en una distancia de 10µm, lo que conducía al cambio drástico de las propiedades mecánicas requeridas para los materiales metálicos heterogéneos. A continuación, se llevó a cabo un análisis microestructural mediante difracción de retrodispersión de electrones que mostró cambios en el tamaño y la orientación del grano en la interfaz de las multicapas. Esto se debe probablemente al propio proceso de fabricación aditiva, que crea lagunas de fusión en las que cada fase puede difundirse entre sí, lo que explica las irregularidades de la microestructura en el límite de la zona.

The aim of this project is to manufacture heterogeneous metallic materials by 3D-printing, more specifically Direct Energy Deposition (DED). To do so, copper and stainless steel wires were used as raw materials in order to manufacture pure copper and pure stainless steel sample, but also multi-layers made of 5 and 9 layers. The purpose of heterogeneous metallic materials is to produce brutal variations of microstructure in order to get dramatic changes in mechanical properties. The interest of this quite recent field is that it counters the strength-ductility trade-off often encountered for conventional homogeneous metallic materials, giving unprecedented and outstanding mechanical properties. To investigate these changes but also the feasibility of these materials by 3D-printing, characterization tests were conducted such as Vickers hardness measurements, Electron Backscatter Diffraction and tensile tests. Thanks to the creation of hardness maps and hardness profiles along the thickness of the samples, it was found that the hardness of copper in the multilayers was increased compared to the pure sample from 40 to 60% with values often higher than 90 HV. Moreover, it was verified that the transition of hardness was very brutal, for example from 90 HV to 170 HV in a distance of 10µm, leading to the dramatic change in mechanical properties required for heterogeneous metallic materials. Then, microstructural analysis was led by means of electron backscattering diffraction and showed change in the grain size and orientation at the interface of the multi-layers. This is probably due to the additive manufacturing process himself creating melt pools where each phase can diffuse in each other and then explain the irregularities in the microstructure at the zone boundary.