Produzione additiva multi-materiale di strutture metalliche ausettiche ad alte prestazioni per l’assorbimento degli urti.

Le strutture ausettiche sono tipologie di strutture complesse che conferiscono particolari proprietà ai componenti. La proprietà principale è quella di conferire alla struttura un coefficiente di Poisson negativo che si traduce in un’espansione trasversale quando il componente è soggetto ad un carico di trazione. Questo comportamento atipico conferisce ai componenti prodotti con tali strutture una migliore capacità di assorbimento degli urti, ma anche migliore resistenza all’identazione ed al taglio, nonché un migliore assorbimento acustico. Queste peculiarità fanno si che questi componenti trovino importanti applicazioni di difesa, sia personale (giubbotti anti proiettile) che di mezzi. Altri esempi di applicazione si hanno nel comparto biomedico (es. stent espandibili), oppure nella creazione di dispositivi anti urto o elementi di fissaggio, ma anche nel campo degli imballaggi. Essendo strutture caratterizzate da una geometria complessa, ciò che viene in aiuto per la loro fabbricazione è l’Additive Manufacturing. Queste tecnologie presentano ancora dei limiti soprattutto in termini di qualità finale e finitura superficiale dei campioni, i quali richiedono spesso fasi di post process. Al contempo, però presentano numerosi vantaggi rispetto ai metodi di produzione tradizionali, tra cui un minor spreco di materiale e la possibilità di realizzare strutture particolarmente complesse mediante un controllo puntuale. Nell’ambito di questi processi AM, negli ultimi anni si stanno facendo strada i nuovi approcci di MMAM (Multi Material Additive Manufacturing) che promettono importanti passi in avanti in quanto permettono la produzione di componenti multi materiale. Ciò dà la possibilità all’operatore di cambiare il materiale di produzione e quindi variare le proprietà della struttura in base alle caratteristiche richieste dalla specifica applicazione. Questo elaborato presenta un progetto effettuato in collaborazione con l’università di Amburgo con lo scopo di realizzare dei campioni con struttura ausettica usando due tipi differenti di acciaio: l’acciaio inossidabile 316L e l’acciaio martensitico 17-4PH. In particolare sono stati prodotte tre differenti tipologie di campioni: le prime due prevedono strutture asettiche monomateriale, rispettivamente in 316L e 17-4PH; dopodiché si è passati alla realizzazione di strutture ausettiche bimateriale composte quindi da entrambi gli acciai. La realizzazione di questi componenti è avvenuta mediante l’utilizzo di una stampante 3D. Una fase estremamente delicata è stata l’ottimizzazione del codice mediante il software FullControl. Le fasi post stampa eseguite sono state il debinding e la sinterizzazione alle quali segue la caratterizzazione meccanica dei campioni. La modellazione della geometria è stata fornita direttamente dall’Università di Amburgo.