Design bio-inspired e produzione additiva: ottimizzazione della struttura alare di un RPAS

Uno dei contributi alla ricerca scientifica, ritenuto particolarmente promettente all'interno del dibattito sulla sostenibilità ambientale, è l'apporto del design ispirato alla biologia. La produzione additiva, nel contempo, risponde sempre più ai requisiti di sostenibilità in quanto consente di elaborare componenti dal peso ridotto e di razionalizzare il consumo di materiali; in particolare, l'utilizzo di tecnologie di tipo additivo ha notevolmente semplificato la realizzazione di strutture periodiche ispirate alla natura grazie alla capacità di depositare materiale solo dove occorrente, in opposizione ai convenzionali processi produttivi. Il seguente elaborato ha lo scopo di ottimizzare la struttura alare di un RPAS (Remotely Piloted Aircraft System) di riferimento tramite l'utilizzo di metodologie di progettazione innovative, quale il design ispirato alla biologia, e nuove tecnologie, come la produzione additiva. La progettazione della struttura alare è realizzata sul software Solidworks e sono impiegate geometrie preposte all'emulazione dei modelli naturali di strutture a celle come la tassellazione di Voronoi, il nido d'ape esachirale e i reticoli con celle di 3D Kagomé e di struttura a diamante. L'analisi strutturale statica è eseguita all'interno dell'ambiente ANSYS Workbench, schematizzando la semiala come trave incastrata alla radice e applicando il carico globale per unità di superficie definito analiticamente, mentre il materiale assegnato è il polimero termoplastico ABSplus-P430, diffusamente impiegato nelle tecnologie FDM (Fused Deposition Modeling). Le aspettative sono che la struttura costituita da celle di 3D Kagomé sia la più performante in quanto già dimostrato da numerose ricerche avere ottime proprietà meccaniche potenzialmente adatte a molteplici applicazioni. Infine, le geometrie studiate sono realizzate tramite la stampante Stratasys-Fortus 250mc adoperando il medesimo materiale attribuito per lo svolgimento dell'analisi strutturale.