Progettazione di strutture cellulari leggere ottimizzate per il settore automotive sotto l'effetto di carichi statici e dinamici

Al giorno d’oggi, la realizzazione di componenti lightweight sta suscitando interesse in numerosi settori di mercato, primo fra tutti quello automotive, in cui si ricerca il miglior bilanciamento possibile tra sicurezza, efficienza e riduzione sia di emissioni, che di carburante. Tale fine può essere perseguito implementando dei design geometricamente ottimizzati, quali, ad esempio, le strutture cellulari, categoria cui appartengono le architetture lattice. L’elaborato di tesi si prepone due obiettivi principali: il primo consiste nello studio di tali strutture, considerando la loro classificazione in funzione della distribuzione spaziale, i diversi approcci con cui si possono progettare le singole celle, la stabilità statica e cinematica mediante il criterio di Maxwell, e, infine, lo sviluppo del settore additive, l’unico che consente di produrre i solidi cellulari, in quanto caratterizzati da forme complesse e design topologicamente ottimizzati. In funzione della tecnologia additiva scelta, vengono anche definiti gli specifici vincoli di processo. Il secondo obiettivo consta della riprogettazione geometrica e funzionale della parte cava di un giunto pin-collar, collegamento ibrido molto comune in campo automotive, al fine di ottenere un componente finale con proprietà migliorate rispetto a quelle del caso tradizionale. Per raggiungere tale scopo, si sceglie di passare da una geometria piena ad una che presenta layer intervallati di materiale pieno e architetture cellulari, valutando l’effetto in funzione del tipo di celle scelte, cioè cubica con nodo centrale, forata e modello generative. A valle di un’opportuna campagna di simulazioni, sarà possibile confrontare i risultati in termini di sollecitazione e spostamento, riuscendo così ad individuare il design che sarà in grado di garantire il miglior compromesso possibile in termini di leggerezza, resistenza statica e capacità di dissipazione energetica.