Il lavoro presenta un metodo per l’ottimizzazione topologica (TO) di compositi rinforzati in fibra di carbonio (CF) prodotti con Additive Manufacturing (AM). Il metodo si basa su algoritmi di machine learning (ML) surrogati allenati su dati sperimentali e numerici. Il materiale è prodotto utilizzando una stampante Markforged Mark Two che consente la stampa di componenti in PA6 rinforzati con...
Le strutture impiegate nelle applicazioni spaziali devono spesso soddisfare requisiti di piegabilità e dispiegamento. Tali requisiti sono stati tradizionalmente affrontati adottando soluzioni costruttive come componenti modulari o gonfiabili. Un’alternativa a questi approcci è rappresentata dall’uso di strutture realizzate con materiali adattivi intelligenti. Affinché ciò sia possibile, il...
Il Cold Spray è una tecnica di spruzzatura termica che consente la produzione di componenti di svariati materiali metallici di grandi dimensioni con limitati effetti termici ed elevato tasso di deposizione. Questi vantaggi rendono il Cold Spray adatto a molteplici applicazioni, tra cui rivestimenti, riparazioni e manifattura additiva. Quest’ultima applicazione è ad oggi ostacolata dal limitato...
Volumetric defects in laser powder bed fused (PBF-LB) parts can critically affect their fatigue performance. X-ray micro-computed tomography (XCT) is widely used for the inspection of additively manufactured parts, enabling non-destructive evaluation-informed assessment of components. It is particularly suited for detecting volumetric defects, whose largest occurrences can be described through...
Integrating self-sensing materials into future applications necessitates developing advanced multiscale multiphysics predictive models. This study introduces an experimentally informed predictive framework for autonomous sensing architected materials, combining theoretical and computational methodologies. By incorporating stress-dependent electrical resistivity through anisotropic...
I compositi a matrice metallica (MMCs) stanno emergendo come materiali promettenti per applicazioni strutturali grazie alla loro elevata rigidezza specifica unita a interessanti prestazioni meccaniche. In particolare, i MMC con matrice a base di leghe di alluminio rinforzati con particelle ceramiche offrono un notevole potenziale per applicazioni critiche in ambito aerospaziale in cui la...
Tra le tecnologie di Additive Manufacturing (AM), il Large Format Additive Manufacturing (LFAM) ha registrato una crescita significativa negli ultimi anni. All’interno di questa categoria, nel campo dei materiali compositi polimerici fibrorinforzati, la tecnologia Fused Granulate Fabrication (FGF) si è affermata come la più diffusa. Essa impiega estrusori a vite montati su sistemi gantry o...
La produzione additiva (AM) metallica e, in particolare, il processo Laser Powder Bed Fusion (L-PBF), consentono la realizzazione di componenti ad elevata complessità geometrica, ma risultano tuttora penalizzati dal limitato volume di costruzione dei sistemi disponibili. In questo contesto, l’integrazione mediante saldatura ad arco di parti prodotte in AM e di parti ottenute con processi...
Lattice structures represent one of the most promising and innovative design approaches enabled by Additive Manufacturing (AM). In particular, extensive research has demonstrated the unique advantages of surface-based unit cells derived from Triply Periodic Minimal Surfaces (TPMS) in mechanical applications. Although a substantial body of literature has investigated the elastic properties and...
Additive manufacturing (AM) offers distinct benefits over conventional manufacturing methods, most notably in design flexibility and material utilization. Complex geometries and internal features can be realized with AM that would be infeasible to produce by subtractive techniques, giving engineers unprecedented design freedom. A further key advantage is the ability to integrate multiple...
Modern rocket launchers are designed to be reused, which means their parts must withstand many missions in extreme heat and mechanical stress. In these propulsion systems, the materials used in combustion chambers must maintain their structural integrity while also dissipating heat quickly and effectively, especially during the launching phases.
Among the available materials, GRCop-42 has...
Cold spray is becoming a strong option for multi-material additive manufacturing because it deposits material at low temperature. This helps reduce intermetallic formation and thermal residual stresses that are common in fusion-based processes. In this study, Aluminium–Iron (Al–Fe) bimetallic composites were made by high-pressure cold spray using in-flight mixing of as-received powders, which...
Ad oggi, la produzione additiva basata sull’estrusione di materiale (MEX) risulta essere sempre più utilizzata per la realizzazione di componenti polimerici strutturali destinati a settori ad alte prestazioni. Tuttavia, come è ben noto, il processo di deposizione induce intrinsecamente anisotropia nella risposta meccanica delle parti stampate, rappresentando una sfida critica per la...
Le strutture sandwich rappresentano una soluzione consolidata per applicazioni ad elevato rapporto rigidezza/peso, grazie alla combinazione di pelli resistenti e di un’anima leggera. L’evoluzione della manifattura additiva ha favorito l’introduzione di anime architettate costituite da metamateriali, capaci di superare i limiti delle configurazioni tradizionali a nido d’ape o a schiuma...
Metamaterials are engineered structures designed to achieve unique physical properties through their geometric architecture. By integrating monitoring capabilities directly into these structures, self-sensing metamaterials can autonomously detect their own mechanical state. These technologies have important applications in soft robotics, smart medical devices, and structural health...
1 Objectives
This research aims to develop a hardware independent and deterministic framework for real time arc monitoring in Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). Existing studies mainly focus on sub millimeter arc length accuracy under controlled and filtered conditions [1], [2], often overlooking practical industrial needs. In particular, robust binary detection of arc existence,...
Le strutture lattice periodiche, rese realizzabili dai recenti progressi nella manifattura additiva metallica, consentono di modulare la rigidezza effettiva di un materiale omogeneo massivo attraverso la geometria della cella unitaria che lo compone. La progettazione di una cella unitaria il cui tensore di rigidezza omogeneizzato corrisponda a valori prescritti, preservando contorni netti e...
The dimensional accuracy of components manufactured by Laser Powder Bed Fusion (LPBF) is a critical parameter that directly impacts product quality, reliability, and performance. Given the ongoing proliferation of LPBF machines and processes, there is an emerging need for standardized techniques that are efficient to evaluate the dimensional accuracy of parts produced by this technology....
La produzione additiva tramite tecnologia Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) consente la realizzazione di strutture reticolari complesse con elevato potenziale di alleggerimento e ottimizzazione delle proprietà meccaniche. Tra queste, le strutture Triply Periodic Minimal Surfaces (TPMS), come la Gyroid, combinano elevata leggerezza e buone prestazioni meccaniche, mostrando un comportamento...
This paper investigates micro-vibration insulation solutions for optical payloads through the design and experimental evaluation of lattice-core panels with periodic density distributions. The study focuses on additively manufactured sandwich structures, where a diamond lattice core is used to tailor the dynamic response of the system. Different panel configurations are considered in order to...
Lattice structures have attracted increasing interest due to their unique mechanical properties, which are difficult to achieve with conventional materials. Despite their promising potential, damage identification in these complex structures remains challenging, while damage localization and severity quantification are still insufficiently explored.
This study aims to develop a...
La tecnologia additiva Laser Powder Bed Fusion (LPBF) rappresenta una valida alternativa per la produzione di nuclei ferromagnetici, consentendo l’impiego di leghe avanzate, geometrie ottimizzate e l’introduzione di discontinuità interne utili a ostacolare la circolazione delle correnti parassite. Tuttavia, la solidificazione direzionale e i cicli termici intrinseci al processo inducono una...
Le Triply Periodic Minimal Surfaces (TPMS), come la Gyroid, consentono di aumentare le prestazioni meccaniche, ottenere vantaggi in termini di resistenza/peso e limitare lo stress-shielding in applicazioni biomedicali permettendo di controllare la rigidezza della protesi. Di contro, potrebbero aumentare il volume a disposizione del cemento durante la cementazione, come ad esempio, degli steli...
Triply periodic minimal surface (TPMS) architectures are widely investigated for lightweight mechanical applications because of their high specific performance and manufacturability. However, most studies focus on a limited number of canonical families, such as gyroid or Schwarz structures, thus restricting the accessible design space. This work proposes a mechanics-driven optimization...
