PROGETTAZIONE, PROTOTIPAZIONE TRAMITE STAMPANTE 3D E ANALISI AGLI ELEMENTI FINITI DI UN SISTEMA DI AFFERRAGGIO PER TEST A TRAZIONE = DESIGN, PROTOTYPING USING A 3D PRINTER AND FINITE ELEMENT METHOD OF A GRIPPING SYSTEM FOR TENSILE TESTS

Lo sviluppo di tecniche innovative per la riparazione di tendini e legamenti è una delle attività di ricerca principali che si svolgono nel laboratorio di Nanomeccanica Bioispirata del DISEG. In questo ambito di ricerca è fondamentale determinare sperimentalmente le proprietà meccaniche di queste strutture biologiche. Lo scopo di questa tesi è lo sviluppo di un sistema di bloccaggio per lo svolgimento di test a trazione uniassiali sui tendini flessori, in particolare quelli di equini da corsa. Durante l’attività agonistica questi sono soggetti a carichi elevati, che in alcuni casi comportano lesioni che gravano sulla performance dell’animale. In particolare, le lesioni più ricorrenti avvengono nei tendini flessori digitali superficiali (SDFT) e nei tendini flessori digitali profondi (DDFT). Il sistema deve permettere lo svolgimento di test a trazione con carichi massimi fino a 20 kN, carico al quale si verifica la rottura del tendine SDFT. Dalla letteratura si evince che ad oggi non sono ancora stati definiti un sistema ed una metodica univoci per l’esecuzione di tali test. A tale proposito, è stata effettuata una analisi approfondita delle tecniche e metodi utilizzati dagli autori. Su queste basi, è stato progettato un sistema di bloccaggio composto da due componenti, un primo componente in acciaio che si ancora alla macchina di prova ed un secondo componente intercambiabile che può essere realizzato con resine tramite stampante 3D. Il primo componente è un giunto in acciaio che fornisce la sede di appoggio necessario al secondo componente in resina. Il secondo componente è caratterizzato da due sistemi di afferraggio stampati in resina tramite una stampante 3D con tecnologia stereolitografica e chiusi con un sistema di viti e molle in modo da garantire una corretta applicazione della pressione sulla superficie. Infine, sono state valutate l’influenza dei parametri di test come velocità di deformazione e del precondizionamento sulle proprietà meccaniche dei tendini e legamenti. Per valutare la tenuta meccanica di tale modello è stata utilizzata l’analisi agli elementi finiti utilizzando il software Ansys®, imponendo una forza di trazione massima pari a 50 kN nella estremità su cui si adagia il componente prodotto tramite stampa 3D. Una seconda analisi è stata eseguita imponendo un carico di 100 kN per valutarne l’effetto sul primo componente in acciaio. Infine, una terza analisi è stata eseguita per studiare i carichi che il sistema di molle esercita sul secondo componente, allo scopo di definire i carichi che gravano sul componente in resina.