Materiali compositi innovativi da manifattura addittiva (MA.CO.I.MA.)

Il progetto ha l’obiettivo di sviluppare materiali innovativi avanzati compositi e ibridi attraverso la messa a punto di processi di stampa 3D. La ricerca nella fase di processo e post process è tesa allo studio di procedure di giunzione tra materiali con struttura/proprietà diverse. Le attività prevedono fasi di caratterizzazione dei materiali per determinarne le proprietà necessarie al loro utilizzo. La ricerca è stata completata con l’applicazione dei materiali prototipo a casi rappresentativi di classi di componenti industriali validandoli in condizioni di esercizio.

Bando di riferimento
ASSE 1 “RICERCA, SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE”

Azione 1.1.4 – Bando per il sostegno a progetti sviluppati da aggregazioni di imprese (attività collaborative di R&S).

Il progetto ha consentito di acquisire un’approfondita conoscenza dei sistemi processo/prodotto basati su tecnologia abilitante di stampa 3D di materiali polimerici, compositi ed ibridi.

Sono stati testati i processi con differenti dispersioni delle fibre di rinforzo ed orientamento.

Sono stati investigati i materiali sviluppati da un punto di vista microstrutturale analizzandone le caratteristiche a livello morfologico ed evidenziandone i limiti connessi con il processo di costruzione e le strategie adottate. Le attività di analisi sono state estese alla determinazione delle proprietà meccaniche, dinamiche, di assorbimento energia di deformazione. È stato inoltre completato lo studio e misura dell’effetto dell’assorbimento di umidità, invecchiamento artificiale ed ambientale.

Si è così reso disponibile un database di informazioni strutturate utili all’impiego di tali materiali nella progettazione funzionale. Il set di dati conseguito dalle attività di testing meccanico ha consentito lo studio e

sviluppo di modelli di mesoscala utili alla determinazione delle proprietà reali dei materiali in quanto capaci di tenere conto, in modo statistico, dei difetti intrinseci al processo di stampa.

La modellistica associata prevede pertanto con adeguata affidabilità le proprietà meccaniche in funzione di alcune variabili (es. percentuale di fibra e distribuzione). Sono state altresì definite procedure utili a prevenire il degrado delle proprietà o a recuperare le stesse in conseguenza dell’effetto dell’umidità.

La fase di prototipazione ha permesso di raggiungere i seguenti risultati:

Determinazione dei limiti di processo in funzione delle strategie di costruzione adottate e definizione delle best practices
Definizione delle process chains (concept design, modellazione e pre-validazione, design for additive manufacturing
Campi di applicabilità della tecnologia di additive manufacturing
Validazione dei risultati prototipali con test in condizioni di esercizio simulanti le principali variabili relative alle condizioni operative al contorno.