Metal Additive Manufacturing (AM) processes, such as selective laser melting (SLM), enable the fabrication of arbitrary 3D-structures with unprecedented degrees of freedom. Research is rapidly progressing in this field, with promising results opening up a range of possible applications across both scientific and industrial sectors. Many sectors are now benefiting from fabricating complex structures using AM technologies to achieve the objectives of light-weighting, increased functionality, and part number reduction, among others. AM also lends potential in fulfilling demands for reducing the cost and design-to-manufacture time. Aluminium alloys are of the main material systems receiving attention in SLM research, being favoured in many high-value applications. However, processing them is challenging due to the difficulties associated with laser-melting aluminium where parts suffer various defects. A number of studies in recent years have developed approaches to remedy them and reported successful SLM of various Al-alloys and have gone on to explore its potential application in advanced componentry. This paper reports on recent advancements in this area and highlights some key topics requiring attention for further progression. It aims to develop a comprehensive understanding of the interrelation between the various aspects of the subject, as this is essential to demonstrate credibility for industrial needs.

Recent research on the additive manufacturing (AM) of Ti alloys has shown that the mechanical properties of the parts are affected by the characteristic microstructure that originates from the AM process. To understand the effect of the microstructure on the tensile properties, selective laser melted (SLM) Ti–6Al–4V samples built in three different orientations were tensile tested. The investigated samples were near fully dense, in two distinct conditions, as-built and stress relieved. It was found that the build orientation affects the tensile properties, and in particular the ductility of the samples. The mechanical anisotropy of the parts was discussed in relation to the crystallographic texture, phase composition and the predominant fracture mechanisms. Fractography and electron backscatter diffraction (EBSD) results indicate that the predominant fracture mechanism is intergranular fracture present along the grain boundaries and thus provide and explain the typical fracture surface features observed in fracture AM Ti–6Al–4V.

The metallurgy of high-silicon steel (6.9%wt.Si) processed using Selective Laser Melting (SLM) is presented for the first time in this study. High-silicon steel has great potential as a soft magnetic alloy, but its employment has been limited due to its poor workability. The effect of SLM-processing on the metallurgy of the alloy is investigated in this work using microscopy, X-Ray Diffraction (XRD) and Electron Backscatter Diffraction (EBSD). XRD analysis suggests that the SLM high-silicon steel is a single ferritic phase (solid solution), with no sign of phase ordering. This is expected to have beneficial effects on the material properties, since ordering has been shown to make silicon steels more brittle and electrically conductive. For near-fully dense samples, columnar grains with a high aspect ratio and oriented along the build direction are found. Most importantly, a <001> fibre-texture along the build direction can be changed into a cube-texture when the qualitative shape of the melt-pool is altered (from shallow to deep) by increasing the energy input of the scanning laser. This feature could potentially open the path to the manufacture of three-dimensional grain-oriented high-silicon steels for electromechanical applications.

Laser powder bed fusion of high-strength aluminium alloys remains challenging due to the formation of hot cracks during the printing process. Hot cracking is a complex phenomenon involving a complex thermo-mechanical and metallurgical interplay. Such relationship needs to be fully understood to reap the benefits of advanced laser modulation (temporal and spatial) capabilities, now becoming available in PBF-LB. To this end, we explore the formation of hot cracks in single tracks produced using a simple spatial–temporal laser modulation characterised by laser pulses of various distance. The formation of cracks is then rationalised by physical and numerical modelling using multi-physics CFD simulation. We demonstrate that the area of the mushy zone at the back of the moving melt pool, dynamically contracts and expands according to the laser temporal regimes and find maxima in correspondence to the largest laser pulse distance and the time steps between exposures. By then analysing in detail in the crack observed in the printed parts fabricated with the same laser modulation, it is possible to conclude that the mechanisms leading to hot cracks in these specimens is analogous. In turn, the insights on single tracks can be extended, for the most part, to the case of bulk specimens. Nevertheless, printed specimens appear to be more sensitive to the erratic movement of the melt pool, due to the presence of a larger number of highly energetical grain boundaries and unintended microstructural defects (voids and inclusions), from which cracks can nucleate.