Ottimizzazione strutturale di un forcellone motociclistico = Structural optimization of a motorcycle swingarm

Il presente lavoro di tesi si propone di descrivere dettagliatamente il percorso seguito per lo sviluppo e l’ottimizzazione topologica di un componente motociclistico, in particolare il Forcellone posteriore della Ducati Panigale V4 2025, versione Stradale. Tale progetto è stato realizzato grazie alla collaborazione tra il Politecnico di Torino e l’azienda STM ITALY SRL, azienda specializzata nella progettazione, prototipazione e produzione di componenti per il mercato dei veicoli a due ruote, attiva a livello mondiale. Il capitolo introduttivo è dedicato a una breve esposizione della metodologia di ottimizzazione topologica e del metodo agli Elementi Finiti (FEM), nonché ad una piccola descrizione del Reverse Engineering, tutti aspetti che costituiscono le fondamenta di questo progetto finale. Nei capitoli successivi invece, si approfondiscono le procedure seguite per raggiungere l’obiettivo della tesi, concentrando le attenzioni sui principi fisici e ingegneristici alla base di ogni singola scelta. Per effettuare l’ottimizzazione topologica di tale componente si è innanzitutto passati dalla valutazione delle sue reali prestazioni; pertanto, la prima fase della tesi è stata concentrata sulla ricostruzione della geometria reale del Forcellone a partire dalla sua scansione 3D, in formato STL. Per realizzare la ricostruzione della geometria sono stati utilizzati dei software per la modellazione CAD tridimensionale, ovvero Ansys SpaceClaim e Fusion 360. Una volta ottenuta la geometria reale del componente, questa è stata importata in Ansys Mechanical, tramite il quale sono state eseguite le successive analisi statiche e dinamiche, volte a definire le frequenze naturali e le rigidezze del Forcellone. Successivamente è stato realizzato un altro modello del componente, caratterizzato da un volume solido di partenza che rappresenta la base per le successive ottimizzazioni, realizzate con l’ausilio di Ansys Workbench. Le ottimizzazioni sono state condotte con un target di rigidezza e di frequenza, al fine di determinare delle soluzioni aventi una massa ridotta per dei prototipi alternativi che mantenessero comunque intatte le funzionalità principali e le caratteristiche di resistenza del Forcellone. Una volta ottenuto il modello ottimizzato, è stato necessario modificarne ulteriormente la geometria per regolarizzare tutte quelle superfici “ruvide” e non uniformi, al fine di rendere il prodotto anche realizzabile. In questa ultima fase quindi, si è ricavato il CAD finale da sottoporre a successive analisi di verifica, in modo da confermarne l’integrità strutturale e la resistenza alle condizioni di progetto più critiche.