Introduzione

Approccio innovativo basato su tecniche di ottimizzazione topologica multiscala per la fabbricazione di componenti robusti e poco deformabili che necessitano di una quantità limitata di materiale, definendo simultaneamente i) i bordi dell’elemento e ii) una distribuzione interna di fori circolari/sferici a raggio variabile che possono essere efficacemente stampati tramite tecniche di 3D-printing.

Caratteristiche Tecniche

Il metodo consente di generare elementi 2D o 3D (qualsiasi solido sottoposto a carichi e vincoli, come parti meccaniche, componenti strutturali, elementi di chiusure esterne negli edifici, pezzi di design, oggetti di design industriale…) ottimizzati ed espressamente concepiti per la fabbricazione tramite additive manufacturing per deposizione di strati, come Fused Deposition Modelling (FDM). Infatti, fori circolari/sferici a raggio variabile e impacchettatura di tipo esagonale chiusa (HCP) definiscono una microstruttura isotropa/trasversalmente isotropa che può essere facilmente stampata senza necessità di estesi supporti per la stampa. Sono attesi benefici dal metodo proposto anche per altre tecniche di Additive Manufacturing (AM), come il metal printing. Grazie all’iperstaticità della microstruttura, si ottengono risultati robusti (nei design ottenuti esiste più di un percorso di trasferimento dei carichi). È codificato un algoritmo efficiente che utilizza dominio di progetto e condizioni al contorno come input per scrivere un file di output contenente la geometria stampabile per l’AM. Inoltre, quando i bordi di un componente cavo sono assegnati i), l’algoritmo può essere utilizzato per definire una microstruttura di tipo ottimale ii).

Possibili Applicazioni

• Automotivo e aerospaziale;
• Biomedicale;
• Architettura, design e moda.

Vantaggi

• Design opportunamente concepito per l’additive manufacturing;
• Massima rigidezza strutturale dei design ottenuti a parità di riduzione di massa;
• Riduzione delle concentrazioni di sforzo nelle strutture ottimizzate e incremento della robustezza;
• Drastica riduzione delle strutture di supporto necessarie al processo di stampa.