Con l’avanzare della tecnologia in ambito Additive Manufacturing si abbattono tutti quei vincoli legati ai processi di produzione tramite Injection Moulding e tutti i vincoli legati ai processi di lavorazione tradizionali effettuati per asportazione di materiale. La possibilità di poter creare componenti andando ad aggiungere materiale sdogana tutta una serie di geometrie altrimenti irrealizzabili, in questo ambito si inserisce con veemenza il processo di ottimizzazione topologica, che fino ad oggi poteva dare risultati non compatibili poi con i processi produttivi tradizionali. I materiali utilizzati per i processi di AM non sono però studiati a fondo come i materiali convenzionali, senza contare il fatto che è difficile raggiungere un’omogeneità di amteriale simile a quella ottenuta con i processi produttivi convenzionali, si necessita dunque di un avanzamento nello studio di questi nuovi materiali e dei loro processi produttivi. Il seguente lavoro si compone di due parti principali, una prima parte si concentra sull’implementazione della caratterizzazione meccanica del materiale GlassRec 2100, mentre una seconda parte si pone l’obiettivo di ottimizzare topologicamente un elemento cerniera, stampato mediante processo di fused deposition modeling, che andrà poi a sostenere l’oblò di una lavatrice ad asse orizzontale. Nel primo capitolo si presenta una panoramica sulla letteratura riferita ai diversi processi di AM, sui dati già noti riferiti al materiale in uso e sugli effetti che ci si aspetta di trovare legati all’infill density e all’intaglio. Nel secondo capitolo si riportano le caratteristiche già note del materiale ed i suoi parametri di processo, le procedure sperimentali seguite durante le prove di trazione statica, le procedure sperimentali seguite durante le prove di fatica ad ampiezza costante e le procedure sperimentali seguite durante il processo di analisi del danneggiamento. Nel terzo capitolo si riportano i risultati delle prove di trazione effettuate sia su provini con spessore di 5 mm sia su provini con spessore di 3,2 mm, andando a commentare l'effetto dell'intaglio e l'effetto della variazione di infill density. Nel quarto capitolo si riportano i risultati delle prove di fatica ad ampiezza di tensione costante, i risultati consistono nelle curve di Wöhler tracciate per ogni serie di provini con relative bande di dispersione statistica e limite di cicli fissato a 2106 cicli. Per ogni serie si riporterà inoltre un grafico in cui si rappresenta il rapporto tra la tensione massima e la UTS in funzione del numero di cicli di rottura. In conclusione del quarto capitolo si analizza l'effetto del rapporto di ciclo, l'effetto dell'intaglio e l'effetto dell' infill density mediante confronto tra grafici a , Nf . Nel quinto capitolo si riporta il processo di ottimizzazione seguito per ottenere un componente ottimizzato, nella parte finale del capitolo si riportano inoltre i tentativi, precedenti al modello finale, dai quali si sono tratte alcune importanti informazioni che hanno permesso di ottenere poi il modello finale. Conclude la tesi il sesto capitolo nel quale si vanno ad investigare le superfici di rottura cercando di identificare un comportamento comune per le diverse geometrie ed i diversi infill pattern di stampaggio.

Caratterizzazione dei materiali e sviluppo di una cerniera ottimizzata ottenuta mediante stampa 3D per macchine lavatrici ad asse orizzontale

SEGGI, LUCA
2021/2022

Abstract

Con l’avanzare della tecnologia in ambito Additive Manufacturing si abbattono tutti quei vincoli legati ai processi di produzione tramite Injection Moulding e tutti i vincoli legati ai processi di lavorazione tradizionali effettuati per asportazione di materiale. La possibilità di poter creare componenti andando ad aggiungere materiale sdogana tutta una serie di geometrie altrimenti irrealizzabili, in questo ambito si inserisce con veemenza il processo di ottimizzazione topologica, che fino ad oggi poteva dare risultati non compatibili poi con i processi produttivi tradizionali. I materiali utilizzati per i processi di AM non sono però studiati a fondo come i materiali convenzionali, senza contare il fatto che è difficile raggiungere un’omogeneità di amteriale simile a quella ottenuta con i processi produttivi convenzionali, si necessita dunque di un avanzamento nello studio di questi nuovi materiali e dei loro processi produttivi. Il seguente lavoro si compone di due parti principali, una prima parte si concentra sull’implementazione della caratterizzazione meccanica del materiale GlassRec 2100, mentre una seconda parte si pone l’obiettivo di ottimizzare topologicamente un elemento cerniera, stampato mediante processo di fused deposition modeling, che andrà poi a sostenere l’oblò di una lavatrice ad asse orizzontale. Nel primo capitolo si presenta una panoramica sulla letteratura riferita ai diversi processi di AM, sui dati già noti riferiti al materiale in uso e sugli effetti che ci si aspetta di trovare legati all’infill density e all’intaglio. Nel secondo capitolo si riportano le caratteristiche già note del materiale ed i suoi parametri di processo, le procedure sperimentali seguite durante le prove di trazione statica, le procedure sperimentali seguite durante le prove di fatica ad ampiezza costante e le procedure sperimentali seguite durante il processo di analisi del danneggiamento. Nel terzo capitolo si riportano i risultati delle prove di trazione effettuate sia su provini con spessore di 5 mm sia su provini con spessore di 3,2 mm, andando a commentare l'effetto dell'intaglio e l'effetto della variazione di infill density. Nel quarto capitolo si riportano i risultati delle prove di fatica ad ampiezza di tensione costante, i risultati consistono nelle curve di Wöhler tracciate per ogni serie di provini con relative bande di dispersione statistica e limite di cicli fissato a 2106 cicli. Per ogni serie si riporterà inoltre un grafico in cui si rappresenta il rapporto tra la tensione massima e la UTS in funzione del numero di cicli di rottura. In conclusione del quarto capitolo si analizza l'effetto del rapporto di ciclo, l'effetto dell'intaglio e l'effetto dell' infill density mediante confronto tra grafici a , Nf . Nel quinto capitolo si riporta il processo di ottimizzazione seguito per ottenere un componente ottimizzato, nella parte finale del capitolo si riportano inoltre i tentativi, precedenti al modello finale, dai quali si sono tratte alcune importanti informazioni che hanno permesso di ottenere poi il modello finale. Conclude la tesi il sesto capitolo nel quale si vanno ad investigare le superfici di rottura cercando di identificare un comportamento comune per le diverse geometrie ed i diversi infill pattern di stampaggio.
2021
Characterization of materials and development of an optimized hinge obtained by 3D printing for washing machines with horizontal axis
Ottimizzazione
3D Printing
Topology
Lavatrice
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/29665