Strategie di ottimizzazione topologica di strutture lattice da produrre mediante fabbricazione additiva = Lattice structures to be produced with Additive Manufacturing processes: strategies for topology optimization

Le tecnologie di fabbricazione additiva garantiscono al progettista un nuovo e più ampio spazio di progettazione rispetto alle tecniche tradizionali. L’ottimizzazione topologica trova una sua interessante espressione nelle strutture lattice, che consentono di alleggerire i componenti senza compromettere le prestazioni strutturali sotto una determinata condizione di carico. Le strutture lattice periodiche sono accompagnate da un’intrinseca anisotropia, che può limitare il raggiungimento della massima efficienza nella distribuzione del materiale costituente la struttura. Questo lavoro di tesi propone strategie di ottimizzazione topologica lattice che sfruttino l’anisotropia della cella per ottenere un vantaggio strutturale. Tale vantaggio è quantificato in termini di riduzione della massa e aumento della rigidezza del componente ottimizzato, e in termini di distribuzione delle tensioni negli elementi della struttura. L’obiettivo è raggiunto effettuando modifiche alla forma e alla disposizione delle celle all’interno dello spazio di design dei componenti. I componenti vengono ottimizzati con due diverse strutture lattice costituite dalla stessa tipologia di cella elementare, ma che differiscono per l’orientazione delle celle. Nella prima ottimizzazione l’orientazione delle celle è coerente con la geometria del componente, nella seconda ottimizzazione essa è coerente con la direzione delle tensioni principali. I risultati ottenuti mediante strumenti di analisi agli elementi finiti (FEA) vengono validati con prove sperimentali, eseguite su provini realizzati in PLA mediante Fused Deposition Melting (FDM).