Riassunto analitico
Il lavoro di Tesi è incentrato sullo studio della fattibilità tecnologica e delle proprietà meccaniche di strutture lattice realizzate mediante Laser-Powder Bed Fusion in AlSi7. Le strutture lattice analizzate appartengono a diverse topologie: cubica a corpo centrato dotata di aste aggiuntive lungo Z (BCCZ), cubica a corpo centrato dotata di aste aggiuntive lungo X, Y e Z (BCCXYZ) e Giroide. L’ analisi di fattibilità è focalizzata sulla caratterizzazione dimensionale e geometrica delle strutture lattice, in particolar modo vengono valutati la deviazione fra le dimensioni nominali e quelle effettive e la presenza di difetti dovuti alla fabbricazione additiva. Gli aspetti analizzati in questa sezione sono gli effetti dell’orientazione delle aste rispetto alla direzione di costruzione con conseguente propagazione degli errori su grandezze come massa e densità per i blocchi reticolari BCCZ e BCCXYZ; per le strutture di tipo giroide sono effettuate inoltre scansioni al microscopio confocale al fine di stimare la rugosità delle superfici di Upskin e Downskin.
Vengono inoltre misurate le proprietà meccaniche mediante lo studio della risposta sforzo-deformazione in seguito a carichi di compressione applicati lungo l’asse di costruzione dei provini. Per fornire un quadro completo del comportamento a compressione dei provini BCCZ si è scelto inoltre di effettuare anche prove di carico lungo l’asse ortogonale all’asse di costruzione (X). Dato che le strutture analizzate trovano applicazione in telai di automobili ad alte prestazioni, la finalità dello studio del comportamento a compressione prevede la stima della quantità di energia che queste strutture riescono ad assorbire durante la deformazione oltre che la resistenza alle sollecitazioni, dando particolare importanza anche ai modi di deformazione e rottura.
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Abstract
This thesis is focused on the study of technological feasibility and mechanical properties of lattice structures made by Laser-Powder Bed Fusion in AlSi7. The analyzed lattice structures belong to different topologies: body-centered cubic with additional struts along Z (BCCZ), body-centered cubic with additional struts along X, Y and Z (BCCXYZ) and Gyroid. The feasibility analysis is focused on the dimensional and geometrical characterisation of the lattice structures, in particular the deviation between nominal and experimental dimensions and the presence of defects due to additive manufacturing are evaluated. The aspects analysed in this section are the effects of strut orientation respect to the direction of construction with consequent error propagation on mass or density for the BCCZ and BCCXYZ lattice blocks; confocal microscopy scans are also carried out for the gyroid structures in order to estimate the roughness of the Upskin and Downskin surfaces.
The mechanical properties are measured by studying the stress-strain response following compressive loads applied along the axis of construction of the specimens. In order to provide a complete study of the compressive behaviour of the BCCZ specimens, load tests along the axis orthogonal to the axis of construction (X) were also carried out. Since the structures analysed are used in high performance car chassis, the aim of the study of the compression behaviour is to estimate the amount of energy that these structures are able to absorb during deformation as well as the stress resistance, giving particular importance to deformation and failure modes.
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