Ottimizzazione topologica e riprogettazione di un cooler per barre. = Topological optimization and redesign of a cooler for bars.

La tecnologia di fabbricazione additiva con materiali metallici è in continuo sviluppo in diverse realtà industriali. Alcuni componenti, attualmente prodotti con tecnologie convenzionali, sono riprogettati per poter essere realizzati con tecnologia additive, al fine di poterne sfruttare al meglio i vantaggi, laddove la produzione additiva è più conveniente di quella convenzionale. La prima parte del lavoro di tesi è dedicata alla descrizione delle principali tecnologie additive per materiali metallici e ad una presentazione delle principali leghe sul mercato. Si analizzano anche i trattamenti termici tipicamente effettuati e le modifiche che apportano alla microstruttura e, di conseguenza, alle proprietà meccaniche. La seconda parte del lavoro si basa sulla riprogettazione di un cooler per barre, impiegato da Danieli & C. Officine Meccaniche S.p.A. a valle dei treni di laminazione e dei blocchi di finitura. Nella prima fase è stata realizzata un’analisi agli elementi finiti del componente originale, utilizzando due diversi software, Hyperworks e Inspire, e confrontando i risultati ottenuti. Dopo aver individuato la Laser Powder Bed Fusion come tecnica di produzione e i materiali di interesse per l’applicazione, il flusso di lavoro prevede un ciclo iterativo di: ottimizzazione topologica con l’obiettivo di massimizzare la rigidezza, la ricostruzione del componente, nel rispetto dei vincoli tecnologici e di funzionamento, l’analisi statica, per verificare le capacità strutturali e, infine, confronto tra le analisi del componente originale e del nuovo design. La riprogettazione consente di ottenere una riduzione del peso del componente e del numero di parti che lo costituiscono. Successivamente, è stata effettuata un’ipotesi di orientazione in macchina e generazione dei supporti, seguita da un’analisi preliminare dei costi. Lo studio si conclude con la stampa 3D del componente in PLA, eseguita tramite una macchina con tecnologia Fused Deposition Modeling presente all’interno dell’azienda.