Materiali compositi: analisi sperimentale per la realizzazione di anime sacrificali mediante tecnologie additive

Lo sviluppo delle tecnologie di manifattura additiva (AM) ha determinato il progressivo miglioramento di tali processi, sia in termini di proprietà meccaniche che estetiche dei manufatti prodotti; allo stato attuale, l'utilizzo di tecnologie AM per la creazione di prototipi o modelli base da cui derivare i prodotti finiti, copre solamente una parte limitata dello spettro degli effettivi usi di tali processi. Di recente applicazione è l'utilizzo di queste tecniche come sostituto ai più tradizionali processi di fabbricazione di attrezzi impiegati in processi di formatura: le cosiddette tecnologie di Rapid Tooling (RT). Per quanto riguarda la produzione di attrezzi di formatura per materiali compositi, questa tecnica risulta essere estremamente competitiva rispetto alle lavorazioni tradizionali laddove sia richiesta la produzione di manufatti cavi in bassi volumi. Partendo da una panoramica delle attuali tecnologie AM e dei materiali compositi, vengono introdotti i processi RT e, in particolare, vengono spiegate nel dettaglio le potenzialità di tale tecnica in relazione alla tecnologia Fused Deposition Modeling. L'obiettivo di tale tesi è determinare quali siano le migliori combinazioni dei parametri di stampa del processo FDM, eseguendo valutazioni basate sulla resistenza dei manufatti, sul tempo di produzione e sul costo complessivo del processo. A questo scopo è stata eseguita una pianificazione statistica degli esperimenti, in modo da investigare tutte le possibili combinazioni date dai fattori considerati, ovvero il riempimento interno e l'orientamento di stampa. I provini realizzati sono stati sottoposti a prove di compressione uniassiale quasi-statica, da cui sono state ricavate le curve forza-spostamento per ogni tipologia di struttura testata. I dati presentati sono quindi stati discussi secondo due indici di merito, il primo relativo alla resistenza dalle strutture in relazione alla loro massa e il secondo in relazione al loro costo produttivo.