Progettazione di giunzioni ibride Ti-6Al-4V-CFRP: influenza delle features superficiali ottenute mediante metodi di fabbricazione additiva. = Design of hybrid Ti-6Al-4V-CFRP joints: influence of surface features obtained by additive manufacturing methods.

La tesi proposta ha lo scopo di valutare le prestazioni meccaniche di giunzioni co-curate, realizzate mediante le tecniche di fabbricazione additiva, e di mostrare i vantaggi e svantaggi rispetto alle giunzioni adesive. Il lavoro è stato svolto in collaborazione con la startup Carboni e Metalli, nata dall’idea innovativa di due aziende emiliane BeamIt e Bercella. Grazie al know-how delle due società leader nella produzione di componenti e prototipi aerospaziali ed automobilistici è stato possibile realizzare i provini metallici, sfruttando la tecnica Additive Manufacturing “Selective Laser Melting”, e i provini in materiale CFRP (carbon fiber reinforced polymer), tramite la tecnologia dell’autoclave. L’obiettivo di questa tesi è ottenere un giunto dalle massime prestazioni all’interfaccia tramite l’introduzione di features superficiali in corrispondenza dell’aderendo metallico, con duplice funzione: integrare all’interno delle strutture cellulari l’adesivo necessario a garantire la tenuta meccanica del giunto e compenetrare il materiale metallico all’interno del substrato in composito in modo da incrementarne le prestazioni. Per il caso studio è stato considerato un unico materiale per la produzione dei provini metallici (una lega di titanio Ti-6Al-4V) e un unico materiale per il provino in materiale composito (GG200P). Questa scelta scaturisce dal fatto di voler fare un confronto tra due strategie di giunzione, tramite una valutazione delle prestazioni meccaniche all’interfaccia aderendo-adesivo, mantenendo quanto più costanti i materiali e le dimensioni dei provini utilizzati. Qualora si dovessero trovare dei risultati soddisfacenti sarà poi possibile effettuare una valutazione sul tipo di materiale che consenta di garantire le ipotesi progettuali per il campo applicativo di riferimento. La prima parte della tesi mostra i vantaggi della giunzione incollata per mezzo di adesivo strutturale e l’efficacia dell’introduzione di strutture lattice e grip. Successivamente sono state proposte due soluzioni alternative per ottenere un giunto co-curato tramite l’ausilio di uno stampo, valutando gli step necessari alla realizzazione di un giunto ibrido, dalla co-laminazione all’estrazione del componente dallo stampo. La parte finale della tesi è incentrata sulla valutazione delle cause di cedimento e analisi, con macchina di trazione, della massima tensione tangenziale raggiunta da ogni lotto di provini. Per la realizzazione dei modelli CAD dei provini e dello stampo necessario alla co-laminazione è stato utilizzato il software Solidworks mentre per la disposizione delle strutture lattice nell’aderendo metallico si è usufruito del software CREO Parametric. La messa in macchina dei provini in materiale metallico è stata effettuata con il software CAM “Magics”. I risultati forniti in questa tesi sono stati ottenuti mediante macchine statiche di trazione e le cause di cedimento sono state catalogate in funzione delle normative ASTM in vigore.