Bertocco, Alcide (2021) Progettazione di strutture lattice in acciaio inossidabile 17-4PH: influenza dei parametri di processo sulle proprietà meccaniche, caratterizzazione del materiale e strategie di simulazione. [Tesi di dottorato]

Preview

Text Bertocco_Alcide_33.pdf Download (11MB) | Preview

Collection description

Il mondo dell'ingegneria industriale, al giorno d'oggi, sempre più spesso incontra la necessità di realizzare componenti caratterizzati dall'elevato rapporto tra proprietà meccaniche e peso o con proprietà meccaniche non ottenibili utilizzando i materiali tradizionali. In campo biomedicale, ad esempio, la realizzazione di protesti, di innesti ossei e dentali richiede l'utilizzo di metamateriali che abbiamo una risposta variabile in funzione del ruolo che svolgono. L'utilizzo dei materiali tradizionali, così come delle tecnologie tradizionali, riduce fortemente il range di variazione delle proprietà meccaniche ottenibili. Spesso vincoli di ingombro, di resistenza alla corrosione del materiale base e reologici, risultano prerequisiti che non consentono possibilità di manovra al progettista meccanico. Con lo sviluppo della Stampa 3D o Additive Manufacturing (AM), di materiali sia polimerici che metallici che ceramici, si è resa possibile la realizzazione di componenti aventi proprietà geometriche tali da poter soddisfare questa richiesta. In tutti questi ambiti, l'utilizzo di strutture cellulari (Lattice Structures) va incontro alle esigenze descritte, proponendosi come soluzione, di non facile implementazione, in tutti quei casi in cui le proprietà meccaniche specifiche o la necessità di avere proprietà ad hoc la fanno da padrone. Nella progettazione delle strutture lattice gli ingombri potrebbero essere dettati da vincoli di assemblaggio mentre la scelta del materiale, da vincoli di resistenza alla corrosione o di interazione con l'ambiente circostante. In questo caso la cella elementare e la densità relativa con cui realizzare la struttura resterebbero libera scelta del progettista, dandogli quindi controllo sulla variazione delle proprietà meccaniche del componente in un ampio range. La forte complessità geometrica, intrinseca nelle strutture lattice, rende la loro realizzazione particolarmente complessa anche per le tecnologie AM e la loro risposta in funzione dello stato sollecitativo non è facilmente prevedibile. Non esistono ad oggi tecniche di progettazione normate né tantomeno linee guida generali. I software più utilizzati per la progettazione di strutture lattice non tengono conto di come la tecnologia AM influenzi in maniera non trascurabile la risposta meccanica dei solidi cellulari, rendendo così queste strutture molto poco impiegate in ambito industriale nonostante le opportunità che offrono. Per queste ragioni il mondo della ricerca si sta prodigando negli ultimi anni per approfondirne il comportamento e rendere così più affidabile la loro messa in esercizio. In questo lavoro di dottorato sono stati approfonditi svariati aspetti circa la progettazione di strutture lattice in acciaio inossidabile 17-4PH stampate con tecnologia SLM (Selective Laser Melting). Si è partiti dall' individuare i corretti parametri di stampa valutandone l'influenza sulle proprietà meccaniche delle strutture lattice. Si è caratterizzato il materiale 17-4PH stampato in funzione dello stato sollecitativo e dell'orientazione di stampa. Le informazioni derivanti da queste prime due fasi sono state utilizzate per progettare due diverse tipologie di strutture lattice il cui comportamento meccanico è stato caratterizzato sia in regime quasi statico che dinamico. Utilizzando poi i risultati ottenuti dalla campagna sperimentale condotta sia sul materiale base che sulle strutture lattice, sono state sviluppate due diverse tecniche di modellazione agli elementi finiti che potrebbero dare al progettista il supporto necessario per effettuare una progettazione affidabile delle strutture lattice

Downloads

Actions (login required)

View Item