Influenza della geometria in giunti multi-materiale per componenti realizzati in stampa 3D a filamento

Abstract

Nella presente tesi si propone di studiare le dinamiche di adesione interfacciale nei giunti multi-materiale realizzati mediante la tecnica di stampa 3D a filamento. Le problematiche più comunemente riscontrate sono la scarsa affinità chimica tra i polimeri e la discontinuità fisica tra le parti. Una delle soluzioni proposte è quella di affiancare alle forze chimiche di diffusione quelle meccaniche attraverso l’introduzione di una geometria d’interfaccia che generi un meccanismo di incastro. In prima istanza, sulla base dei risultati ottenuti in letteratura, si è deciso di analizzare la geometria a T. Successivamente si è proposta una sua modifica: un accoppiamento a forma di Mickey Mouse. Quest’ultima, attualmente utilizzata nella lavorazione delle lastre di vetro, si presta a ridurre le concentrazioni di tensione in prossimità degli spigoli vivi. Inoltre, si è analizzata anche l’interfaccia lineare testa a testa, basata sulla mera diffusione chimica. Relativamente alle coppie di materiali, si è optato per l’Acido Polilattico e il Polietilene Tereftalato. I risultati ottenuti confermano che la geometria di interfaccia a Mickey Mouse permette di diminuire le concentrazioni di tensione, ma non soddisfa l’obiettivo di aumentare l’adesione multi-materiale tra le parti. Sorge così la necessità di ulteriori studi in merito, in particolare su una possibile ottimizzazione progettuale della geometria proposta.

In this thesis it is proposed to study the dynamics of interfacial adhesion in multi-material joints made in filament 3D printing technique. The most common problems encountered are the low chemical affinity between the polymers and the physical discontinuity between the parts. One of the proposed solutions is to combine the chemical forces of diffusion with the mechanical ones through the introduction of an interface geometry that generates an interlocking mechanism. Initially, following the results obtained through academic literature, T geometry is analyzed. Subsequently, it has been proposed to carry out an adjustment: a joint in the shape of a Mickey Mouse. This geometry, currently used in the processing of glass plates, aims to reduce the concentrations of tension in proximity of the sharp edges. In addition, the linear butt interface, based on mere chemical diffusion, is also investigated. Regarding the pairs of materials, Polylactic Acid and Polyethylene Terephthalate are selected. The obtained results confirm that the interface geometry of Mickey Mouse allows to decrease the stress concentrations but does not satisfy the aim of increasing the multi-material adhesion between the parts. Thus, the need arises for further studies on the matter, in particular on a possible design optimization of the proposed geometry.