RIPROGETTAZIONE MEDIANTE OTTIMIZZAZIONE TOPOLOGICA E PRODUZIONE TRAMITE FUSIONE SELETTIVA LASER DI COMPONENTI PER L’INDUSTRIA MINERARIA = REDESIGN BY TOPOLOGICAL OPTIMIZATION AND PRODUCTION BY SELECTIVE LASER MELTING OF COMPONENTS FOR THE MINING INDUSTRY

Riprogettazione mediante ottimizzazione topologica e produzione mediante tecniche di fabbricazione additiva di componenti per l' industria mineraria. Il concetto di design ottimo non è così recente, la ricerca di un design che permetta di soddisfare nel miglior modo possibile i vincoli assegnati al componente si è sempre scontrata con la difficoltà di calcolo e con l’impossibilità, tramite le lavorazioni tradizionali, di ottenere geometrie particolarmente complesse. Negli ultimi anni, grazie alla crescita esponenziale della capacità di calcolo dei computer, allo sviluppo di software sempre più specifici e all’entrata in commercio di apparati per la fabbricazione additiva, la progettazione di componenti che rispettino un design ottimo sta diventando sempre più comune all’interno delle aziende manifatturiere. La tesi in oggetto è nata dall’esigenza di BeamIT, azienda leader in Europa nella realizzazione di componenti mediante fabbricazione additiva, di soddisfare le richieste di un importante cliente produttore di macchine da miniera. Da qui il compito di riprogettare e produrre alcuni pezzi di ricambio, attualmente realizzati tramite tecnologie tradizionali, attraverso sistemi di stampa 3D metallica; in particolare mediante fusione selettiva laser (SLM) abbinata con gli acciai specifici per l’additive manufacturing attualmente disponibili sul mercato. Le richieste del cliente imponevano la riprogettazione dei pezzi attraverso la logica del design for additive manufacturing, utilizzando l’ottimizzazione topologica come strumento per aumentarne la rigidezza, migliorarne la distribuzione delle tensioni interne riducendone al tempo stesso il peso. Successivamente, attraverso l’ analisi agli elementi finiti, sono stati verificati i requisisti di resistenza del nuovo design con il nuovo materiale ed infine si è provveduto alla progettazione del grezzo di stampa e all’ottimizzazione del suo posizionamento in macchina. I carichi, i modelli e le tavole originali sono stati messi a disposizione dal cliente con il quale si è avuto un confronto continuo durante tutta la durata della commessa. All’interno di questa tesi sono stati presi in considerazione, in particolar modo, alcuni casi studio d’interesse estrapolati dal totale dei pezzi riprogettati, ognuno con diverse peculiarità, in modo da mettere in evidenza le varie potenzialità e le criticità insite nel connubio tra calcolo numerico, ottimizzazione topologica e fabbricazione additiva. Al momento alcuni dei componenti oggetto di questo studio sono stati già stampati in singolo esemplare presso l’azienda BeamIT e consegnati al cliente, al fine di provvedere al collaudo e alla segnalazione di eventuali criticità in modo da apportare eventuali modifiche prima di avviarne la produzione in serie.