Progettazione di una struttura Auxetica per processo di fusione selettiva del letto di polvere per materiali metallici = Design of an Auxetic structure for Laser Powder Bed Fusion

La Fabbricazione Additiva sta attraversando un momento di forte affermazione nell’intero scenario internazionale. La sua espansione attraversa diversi settori industriali, tra i quali troviamo quello aerospaziale, automobilistico, medicale e militare. Grazie alla possibilità di produrre un componente aggiungendo materiale strato su strato, si riescono a realizzare dei componenti di geometria complessa. La complessità realizzabile mediante tecniche di fabbricazione additiva permette di progettare strutture e geometrie in cui le performance complessive non dipendono più dal solo materiale ma anche dalla sua modellazione geometrica. Esempio di queste strutture già prodotte in ambito industriale mediante tecniche di fabbricazione additiva sono le strutture trabecolari che emulano il comportamento meccanico di elevata resistenza a compressione delle trabecole dell’osso. In questo lavoro di tesi si mira a progettare una struttura con comportamento di tipo auxetico (coefficiente di Poisson negativo), intervenendo esclusivamente sulla geometria della parte ed utilizzando un materiale che non possiede tale caratteristica, ma processabile mediante tecnologia Laser Powder Bed Fusion (L-PBF). Partendo da un analisi di letteratura degli argomenti in questione è stato identificato un lavoro di riferimento. La struttura è stata riprodotta e modellata mediante metodo agli elementi finiti (FEM). La modellazione è stata modificata fino alla convergenza con i dati riportati sul lavoro. Tale step ha avuto la finalità di convalidare l’approccio utilizzato. Successivamente, in accordo alle regole di progettazione per la produzione mediante tecniche L-PBF, si è progettata una nuova struttura elementare che presentasse comportamento auxetico. La struttura è stata validata mediante FEM ed è stata eseguita un’analisi di sensitività sui parametri geometrici della struttura e sulla loro interazione con il suo funzionamento. Infine, è stato analizzato anche il comportamento multi-cella, costruendo una struttura di 5x5x5 celle (100x100x100 mm^3). I risultati ottenuti mettono in mostra come la geometria elementare progettata abbia la capacità di sopportare carichi maggiori rispetto alla deformazione ottenuta. Tale lavoro conferma, come già presente in letteratura, che l’integrazione tra Fabbricazione Additiva e strutture auxetiche è possibile, fornendo una nuova struttura elementare da utilizzare in questo campo.