Riassunto analitico
Nell’ingegneria strutturale, trovare nuove soluzioni per ottimizzazione di performance e di peso dei componenti meccanici è all’ordine del giorno. La ricerca nella meccanica dei materiali ed i recenti miglioramenti nelle tecniche di Produzione Additiva hanno portato allo sviluppo di una classe alternativa di materiali porosi, le strutture lattice. Queste strutture sono ottenute dalla ripetizione di un’unità fondamentale, la cella unitaria, nello spazio, fino a riempire un volume di dimensione e forma arbitraria. Variare la densità relativa e la topologia della cella unitaria porta a variazioni significative delle proprietà meccaniche della lattice nel complesso. Diventa dunque fondamentale l’ottimizzazione di queste strutture per ottenere le prestazioni desiderate. Questo lavoro di tesi parte con una caratterizzazione numerica e sperimentale di alcune strutture lattice di possibile impiego in componenti meccanici. Sono state valutate le proprietà elastoplastiche di alcune lattice, al variare di parametri geometrici e della densità relativa. Il lavoro è poi proseguito con l’applicazione della struttura lattice Giroide al supporto motore di una berlinetta sportiva a motore centrale posteriore. L’obiettivo della presente applicazione è la minimizzazione della massa del componente, mantenendo allo stesso tempo le proprietà meccaniche di rigidezza e resistenza che il componente richiede.
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Abstract
In structural engineering, finding new solutions for high performance and light-weighting applications is mandatory. The research in materials and the improvement of Additive Manufacturing led to the development of materials, such as lattice structures. These structures are obtained by the replication in space of an elementary cell. Varying the topology of the elementary cell or its relative density leads to strong variations of the mechanical properties of the lattice. So, the optimization of these structures is fundamental to achieve the desired performance. In this thesis work, lattice structures have been analyzed experimentally and numerically to understand the main parameters that influence their mechanical response. In particular, the influence of relative density and cell topology has been deeply investigated. The work is then concluded with the application of the gyroid structure to the engine support of a mid-rear engine sports car. The aim of this application is to reduce the weight of this component as much as possible maintaining at the same time the desired mechanical properties, such as stiffness and strength.
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