Sviluppo di una metodologia numerica per l'analisi agli elementi finiti di filamenti continui per la manifattura additiva

I processi di produzione additiva ricoprono un ruolo sempre più rilevante nell’industria manifatturiera, dove trovano applicazione in ogni ramo del settore industriale. La caratteristica fondamentale delle macchine per additive manufacturing è la loro capacità di realizzare parti con strutture complesse difficilmente ottenibili attraverso lavorazioni tradizionali di natura sottrattiva. I test sperimentali sul comportamento meccanico di prototipi ricavati per deposizione di strati di materiale possono rivelarsi piuttosto complessi e costosi. Se per un prodotto ottenuto attraverso asportazione di materiale è possibile studiare facilmente il suo comportamento in un ambiente virtuale attraverso un’analisi agli elementi finiti, non si può dire altrettanto per i progetti in additive manufacturing, che necessitano di prototipi reali a causa della loro anisotropia intrinseca. Infatti, uno dei principali limiti dei processi di additive manufacturing è proprio la distribuzione eterogenea delle proprietà meccaniche all’interno della parte, fenomeno causato dalla deposizione per strati di materiale. Di conseguenza, spesso si è costretti a un approccio sperimentale condotto con provini fisici, spendendo così risorse superiori rispetto a quelle richieste dalle simulazioni numeriche. All’interno di questa relazione è discussa una metodologia numerica per effettuare l'analisi agli elementi finiti di parti ottenute mediante tecnologia Fused Deposition Modeling, e più specificamente di provini stampati per estrusione di filamenti continui di materiale noto dalla letteratura. L’accuratezza della procedura è verificata attraverso controlli incrociati con le prove sperimentali di uno studio di riferimento e i risultati sono elaborati in modo da maturare considerazioni in merito al metodo e alle sue potenzialità per la simulazione di componenti realizzati con tecnologia additiva.