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SIGGRAPH 2017: ALCUNE NOVITÀ NELLA STAMPA 3D


L'additive manufacturing consente la fabbricazione di oggetti mediante i cosiddetti metamateriali.

Creando strutture di tipo fine-scale, le proprietà fisiche dell'oggetto come l'elasticità e la porosità possono essere ricreate, anche se viene utilizzato un singolo materiale di base per la fabbricazione.

La maggior parte dei metamateriali viene definita mediante strutture periodiche ripetute in reticoli regolari. La periodicità ha il vantaggio di semplificare la modellazione e la simulazione oltre a ridurre i costi, tuttavia limita la possibilità di migliorare le proprietà lungo direzioni libere.

Nel loro lavoro i ricercatori dell'INRIA in collaborazione con L'Université de Lorraine, hanno utilizzato un differente approccio per proporre un nuovo metamateriale liberamente orientabile e dotato di un comportamento elastico ortotropico.

La simulazione in scala della stampa 3D della celebre sedia di Lilian van Daal
Un materiale è ortotropo se è caratterizzato da proprietà meccaniche o termiche uniche e indipendenti nelle tre direzioni reciprocamente perpendicolari.

Questo controllo indipendentemente lungo i tre assi ortogonali porta alla definizione di materiali che meglio si adattano agli scenari di carico disomogenei per ottenere ovviamente un design più versatile.

La fonte di ispirazione, come avviene spesso in questi casi, è stato un illustre esempio di design, la celebre sedia di Lilian van Daal.

La fonte di ispirazione dei ricercatori: la poltrona di Lillian van Daal
Il materiale ortotropico impiegato permette la flessibilità del sedile, mantenendo rigide altre configurazioni. Da questa replica gli studiosi sono partiti eper realizzare una ruota di ingranaggio più leggera riempiendola con una microstruttura ortotropica, orientata contro la superficie per resistere alla pressione.

La ruota di ingranaggio con la microstruttura ortotropica
Un altro limite dell'additive printing è costituito dai tipi di materiale che si possono stampare: mentre le tecnologie sono in continuo miglioramento è ancora limitato il range dei materiali utilizzabili.

L'alternativa formulata dagli studiosi e ricercatori della New York University, è quella di controllare le proprietà del materiale producendo Microstrutture, che possono dar luogo a comportamenti significativamente diversi dal materiale di stampa solido.

La progettazione di microstrutture che emulano un materiale desiderato non è il solo punto preso in considerazione, in quanto i ricercatori stanno cercando di ottimizzare le Microstrutture rendendole più stabili alle varie sollecitazioni.


Nella figura vengono mostrate due microstrutture, le cui proprietà, a livello macroscopico risultano identiche. L'ottimizzazione riduce le concentrazioni di stress (in rosso a sinistra), creando una microstruttura robusta e organica.

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