Progettazione, comportamento meccanico e ottimizzazione topologica di strutture cellulari metalliche realizzate mediante processi additivi = Design, mechanical behavior and topology optimization of metallic lattice structure fabricated by Additive Manufacturing

In questo lavoro di tesi sono state prodotte ed analizzate varie architetture di strutture cellulari reticolari con lo scopo di correlare i parametri geometrici delle singole celle con le proprietà meccaniche in campo elastico. Lo studio si basa su un workflow innovativo di progettazione per componenti meccanici integrati in modo parziale o totale con strutture cellulari reticolari. I provini sono stati progettati e realizzati utilizzando una polvere di alluminio AlSi10Mg con l’ausilio della tecnologia “Direct Metal Printing” e poi sottoposti a prove di compressione. I nodi di connessione del reticolo sono stati concepiti come regioni sferiche e, per la prima volta, si intendono come diretti responsabili delle proprietà meccaniche. I risultati sperimentali evidenziano interessanti prestazioni meccaniche dei reticoli. In particolare, queste ultime sono state correlate con i principali parametri geometrici di reticolo introdotti nei moderni software di progettazione dedicati alle tecnologie additive. Infine è stata analizzata la difettosità indotta dal processo mediante una tecnica non distruttiva di microtomografia computerizzata sull'intera struttura cellulare al fine di stabilire una correlazione diretta tra porosità e parametri geometrici della cella. Inoltre è stato possibile determinare come i parametri geometrici della cella influenzino la porosità in corrispondenza dell’interfaccia tra il reticolo e la parete solida di supporto. I risultati di questa ricerca hanno permesso di stabilire una innovativa pratica di progettazione dei componenti integrati con strutture cellulari reticolari.