Riassunto analitico
Il continuo sviluppo delle tecnologie di produzione spinge costantemente progettisti e ingegneri ad adattarsi ai più recenti mezzi di produzione disponibili. La piccola rivoluzione che le macchine per la produzione additiva hanno portato a tutte le industrie può combinarsi con l'adozione di sofisticati algoritmi di ottimizzazione topologica al fine di sviluppare e produrre pezzi di design mai visti prima che combinano funzionalità, efficienza ed economicità.
In questo lavoro di tesi l'obiettivo principale è riprogettare e sviluppare una parte già definita di un assemblaggio di telai di automobili, sfruttando al contempo le possibilità che la produzione additiva e l'ottimizzazione topologica possono offrire e dimostrare che questo nuovo design può competere oggettivamente con quello che è stato creato pensando alle tecnologie di produzione convenzionali.
I componenti che sono stati scelti sono due delle principali strutture verticali, comunemente definite come montanti A e B, del telaio modulare per auto GT ad alte prestazioni progettato presso l'azienda BIEFFE Project S.r.l. di Modena.
Nella prima parte del processo, la parte è stata ri-disegnata con l'aiuto delle applicazioni CAD del software 3DEXPERIENCE. Il software ha permesso di utilizzare i vecchi schizzi delle parti come base per sviluppare quelli nuovi e ha anche fornito un algoritmo di ottimizzazione topologica per calcolare e confrontare le diverse possibili forme risultanti del pilastro. Le forme ottenute sono state anche riprodotte con il software prima di essere validate ed esportate per la parte successiva dello studio.
Nella seconda parte del processo le forme ottenute sono state implementate nella struttura del telaio e la sua rigidità torsionale è stata stimata attraverso l'uso del software di analisi FEM incorporato. Sono stati eseguiti dei confronti con le prestazioni precedentemente raggiunte e si è mostrato come i nuovi componenti migliorino la performance di rigidità considerata, sebbene richiedano un certo aumento della massa totale e della complessità generale dell'assemblaggio.
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Abstract
The continuous development of manufacturing technologies constantly pushes designers and engineers to adapt to the more recent means of production available. The small revolution that Additive Manufacturing machines have brought to all industries can combine with the adoption of sophisticated algorithms of Topological Optimization in order to develop and produce never before seen pieces of design that combine functionality, efficiency and cost effectiveness.
In this work of thesis the main objective is to re-design and develop an already defined part of a car chassis assembly, while exploiting the possibilities that AM and TO can offer, and to prove that this new design can objectively compete with the one that has been created with conventional manufacturing technologies in mind.
The components that have been chosen are two of the main vertical structures, commonly defined as A and B pillar, of the concept modular chassis designed for high performance GT cars by BIEFFE project s.r.l. of Modena.
In the first part of the process, the part has been redesigned with the help of the CAD applications of the 3DEXPERIENCE software. The software permitted to use the old part sketches as a basis to develop the new ones, allowing considerations on the freedom of design due to AM and also provided a TO algorithm to calculate and compare different possible resulting shapes of the pillar. The obtained shapes have also been drafted with the software before being validated and exported for the subsequent part of the study.
In the second part of the process the obtained shapes have been implemented in the full structure of the chassis, and its torsional stiffness has been estimated through the use of the embedded FEM analysis software. Comparisons with previously achieved performances have been made and show how the new designed chassis improves the considered stiffness, although requiring a certain increase in total mass and general complexity of the assembly.
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