Progettazione della produzione additiva di un componente strutturale in metallo per il settore aerospaziale

The production of structural components with advantageous properties in terms of strength-to-weight ratio and buy-to-fly ratio has made significant progress in recent years thanks to the unique capabilities of additive manufacturing, including the ability to create objects with highly complex geometries and intricate architectures. Specifically, additive manufacturing enables the production of topologically optimized geometries and/or lattice structures, allowing engineering design to be precisely tailored to the specific requirements of each application, thereby improving structural efficiency. Moreover, the advantages achievable in terms of component weight reduction, minimization of material waste, and optimization of resource usage contribute to greater sustainability of the manufacturing process. However, despite these benefits, additively manufactured components are still often characterized by various types of defects, which in some cases can be highly critical for functionality and safety. In order to reduce defect occurrence and achieve components of adequate quality, careful production planning is required. This project, in particular, focuses on the additive manufacturing design of a metal bracket for engine support. The primary objective is the selection of the most suitable manufacturing process and the optimization of process parameters, including the choice of material and specifications in terms of geometric-dimensional tolerances and surface finish. Finally, the necessary post-processing operations are identified to ensure that the quality and functionality requirements defined during the case analysis are met.

La produzione di componenti strutturali caratterizzati da proprietà vantaggiose in termini di strength-to-weight ratio e buy-to-fly ratio ha fatto significativi progressi negli ultimi anni grazie alle capacità uniche della fabbricazione additiva, tra cui la possibilità di realizzare oggetti con geometrie altamente complesse e architetture intricate. Nello specifico, la fabbricazione additiva abilita la produzione di geometrie ottimizzate topologicamente e/o strutture reticolari che consentono di adattare con precisione la progettazione ingegneristica ai requisiti specifici di ogni applicazione, migliorandone l’efficienza strutturale. Inoltre, i vantaggi ottenibili in termini di riduzione del peso dei componenti, minimizzazione degli scarti di materiale e ottimizzazione nell’utilizzo delle risorse contribuiscono ad una maggiore sostenibilità del processo produttivo. Tuttavia, nonostante i vantaggi, i componenti della fabbricazione additiva sono tuttora spesso caratterizzati da diverse tipologie di difetti, che in alcuni casi risultano altamente critici per la funzionalit`a e la sicurezza. Per ridurre la presenza di difetti e ottenere componenti di qualit`a adeguata, risulta necessario progettare con cura la produzione. Questo progetto, in particolare, si concentra sulla progettazione della produzione additiva di una staffa in metallo per il supporto motore. L’obiettivo principale risiede nella scelta del miglior processo produttivo e dei parametri di processo ottimali tra i quali la scelta del materiale e delle specifiche in termini di tolleranze geometrico-dimensionali e di finitura superficiale. Si identificano infine le operazioni di post-processing necessarie a garantire il superamento dei requisiti di qualità e funzionalità definiti in fase di analisi del caso.