Methodology development in design for additive manufacturing enhanced by generative design

Il principale obiettivo di questa tesi è la sperimentazione di un nuovo approccio nel design sfruttando le tecnologie additive attraverso il generative design. Questo approccio può migliorare tutto il processo di design riducendo il tempo e migliorando le funzionalità geometriche. Infatti, il tempo richiesto per la realizzazione di un componente, con le tecniche tradizionali, è di circa 3 mesi per ottenere un prototipo e di 6-9 mesi per l’ottenimento della parte finale. Attraverso il generative design e dipendentemente dalla complessità dei requisiti, il processo può richiedere alcuni mesi per la parte finale, esplorando numerosi risultati, risparmiando tempo che può essere utilizzato per attività utili rispetto a quelle ripetitive. Il secondo obiettivo di questa tesi è di spingere ulteriormente l’attenzione sulle tecnologie additive che, soprattutto con le attuali problematiche della supply chain, dovute alla situazione COVID-19, possono risultare ancora più convenienti e ideali a risolvere problematiche in un trend crescente dell’adozione di queste tecnologie. Questo lavoro di tesi ha lo scopo di ridurre i tempi di realizzazione previsti e di migliorare le caratteristiche meccaniche desiderate nella produzione di un Upright in additive manufacturing. Per il raggiungimento di risultati soddisfacenti sono stati necessari 6 mesi di iterazioni e miglioramenti per ottenere quella che ad oggi è la parte finale che può essere montata in macchina. La prima parte è consistita nell’analizzare tutti i componenti della vettura in modo da scegliere, tra questi, quello che meglio si prestasse ad una riprogettazione e alla produzione in AM. Quindi, è stato sviluppato un processo iterativo, sfruttando una geometria già ottimizzata tramite ottimizzatore topologico, al fine di velocizzare il processo ed ottenere un miglior risultato. Tra le varie iterazioni è stato scelto il miglior componente poi realizzato con tecnologia SLM in AlSi10Mg in modo da capire meglio quali potessero essere le problematiche che potevano sorgere con iterazioni future. Dopo la prima iterazione, è stato ritenuto opportuno considerare un nuovo approccio, per trovare il modo di ottenere un miglior design senza utilizzare una geometria di partenza, in modo da rendere il processo iterativo più versatile. Come risultato finale è stato ottenuto un Upright con una riduzione di peso del 12%. Il peso del componente originario, realizzato con tecniche tradizionali, era di 845g, rispetto agli attuali 739g. È stata effettuata anche un’analisi FEM che ha confermato la possibilità di montaggio del componente su macchina in quanto i parametri di progetto sono rispettati. Il software utilizzato per ottenere al meglio tutti i vantaggi appena descritti è stato Fusion 360, un software relativamente nuovo lanciato nel 2013 che comprende CAD, CAM e CAE.