L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze inerenti alle famiglie di materiali utilizzabili e sviluppabili con le tecnologie additive, al fine di contribuire alla preparazione in campo meccanico necessaria per le applicazioni e le innovazioni tecnologiche. A partire dalle conoscenze di base sui materiali acquisite dagli studenti nei corsi di base, l’insegnamento fornirà le nozioni necessarie ad ottimizzarne l’utilizzo mediante le tecnologie additive, con specifico riferimento ai criteri di Design nelle diverse applicazioni. Nello specifico vengono analizzati: 1) i materiali polimerici, termoplastici e termoindurenti, ed i relativi compositi; 2) i materiali metallici ad elevato valore aggiunto ed i relativi compositi; 3) i materiali ceramici ed i relativi compositi; 4) i materiali funzionali. Per ogni classe di materiali si analizzano: 1) la produzione delle materie prime; 2) l’effetto del processo sul materiale; 3) la microstruttura e le proprietà dei materiali prodotti; 4) i criteri per l’ottimizzazione dei parametri di design; 5) la propensione al riciclo ed al riutilizzo delle materie prime nell’ottica di un’analisi LCA del processo.

Al termine dell’insegnamento si chiederà allo studente di: - Conoscere e comprendere le peculiarità delle proprietà dei materiali prodotti attraverso le tecnologie additive. - Conoscere e comprendere le strategie di ottimizzazione delle proprietà meccaniche e selezione della migliore accoppiata materiale/tecnologia in funzione dei componenti da formare. - Conoscere e comprendere i principi che permettono di ottimizzare il design del materiale all’interno delle macchine di Additive Manufacturing. - Conoscere e comprendere i meccanismi che regolano i processi di post processing per l’ottimizzazione dei materiali. - Applicare le conoscenze acquisite sulla struttura e sulle proprietà dei materiali per risolvere esercizi pratici relativi alla selezione di materiali per la realizzazione di componenti.

Conoscenze di base di fisica, chimica, scienza e tecnologia dei materiali/tecnologia dei materiali metallici.

Ripasso delle principali nozioni di polimerizzazione: termoplastici e termoindurenti. (2h) Le tecnologie SLS e FDM ed i materiali termoplastici: materie prime, modifiche lungo il processo, proprietà materiale. Riutilizzo del materiale non formato. Trattamenti di finitura e ottimizzazione proprietà. (6h) I compositi a matrice polimerica e le tecnologie additive: le vie per processare i compositi, principali materiali utilizzati, proprietà. (4h) La stereolitografia e i materiali termoindurenti: dettagli del processo di fotopolimerizzazione, materiali processabili per stereolitografia, proprietà e limiti. (6h) Materiali funzionali: il processo stereolitografico nella modifica dei polimeri, i compositi conduttivi e l’FDM. (2h) Ripasso sui diagrammi di stato. (2h) Le polveri metalliche come materie prime: tipologie, qualità delle polveri, tecnologie produttive e correlazione con la qualità. Il tema del riciclo delle polveri, problematiche correlate all’EBM ed al SLM. (6h) Introduzione all’additive manufacturing per il metallo: correlazione tra materiali utilizzabili e relative tecnologie. Problematiche nell’utilizzo delle leghe complesse e delle leghe non saldabili. (4h) Leghe di Alluminio e additive manufacturing: problematiche specifiche nella gestione delle polveri, tecnologie di processo e leghe utilizzabili. Proprietà e trattamenti termici per l’ottimizzazione dei parametri di design. (6h) Leghe di Titanio ed intermetallici per additive manufacturing: problematiche specifiche nella gestione delle polveri, tecnologie di processo e leghe utilizzabili. Proprietà e trattamenti termici per l’ottimizzazione dei parametri di design. Cenni di applicazioni biomedicali. (6h) Le superleghe a base Nichel e Cobalto per additive manufacturing: problematiche specifiche nella gestione delle polveri, tecnologie di processo e leghe utilizzabili. Proprietà e trattamenti termici per l’ottimizzazione dei parametri di design. (6h) I compositi a matrice metallica e l’additive manufacturing: tecniche in situ ed ex situ per la produzione di compositi. Principali caratteristiche e proprietà. (4h) I metalli speciali e l’additive manufaturing: Cenni di metalli refrattari, Rame, leghe di Rame, leghe di Magnesio. (2h) I materiali ceramici: breve ripasso di processi tradizionali di formatura e di proprietà materiale. (2h) I materiali ceramici ossidici e l’SLM: l’allumina e la Zirconia. Metodi produttivi e proprietà materiale. Caratteristiche dei componenti ceramici prodotti per additive manufacturing e trattamenti termici. (6h) I materiali ceramici ossidici e le tecnologie FDM e SLS: l’utilità dei binders, il problema del ritiro. Proprietà materiale e trattamenti termici. (6h) I materiali ceramici, l’utilizzo dei preceramici: natura e tipologia dei polimeri preceramici, processi di ceramizzazione, caratteristiche e proprietà dei componenti ceramici. (6h) I materiali ceramici non ossidici: processi SLM e EBM nella processatura dei materiali ceramici non ossidici, proprietà materiale e trattamenti termici. (4h)

L’insegnamento è strutturato in: - 64 ore di lezione in aula, mirate allo sviluppo di conoscenze relative alle tipologie di materiali disponibili per le diverse tecnologie additive, all'interazione laser-materiale, alle variazioni microstrutturali e composizionali in seguito ai trattamenti termici. - 16 ore di esercitazione in aula mirate a stimolare l’abilità di applicare le conoscenze acquisite nella progettazione di componenti.

L'apprendimento è basato principalmente sulle dispense distribuite dal docente (per alcune parti), su articoli di letteratura (forniti dal docente) e sugli appunti delle lezioni.

Slides; Dispense;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Elaborato scritto prodotto in gruppo;

Exam: Written test; Optional oral exam; Group essay;

... L’esame verterà su tutti gli argomenti trattati a lezione e descritti nell’apposita sezione; consisterà in un esame scritto con domande aperte a risposta breve, ognuna con un punteggio massimo di 2 punti, da sostenere senza l’ausilio di materiali/testi/dispense/ formulari. La durata orientativa della prova è di un'ora. La prova scritta ha una votazione massima raggiungibile fino a 20. L'elaborato scritto in gruppo verterà sull'analisi di casi studio da realizzare in additive manufacturing, con la definizione dei vincoli di progetto e la selezione delle soluzioni ottimali. L'elaborato scritto sarà valutato con un punteggio massimo di 12 punti. La prova orale, facoltativa, verterà su tutti gli argomenti teorici trattati a lezione e descritti nell'apposita sezione. La prova orale ha una votazione massima raggiungibile fino a 20. La prova complessiva sarà valutata positiva con una votazione superiore a 18/30, con una votazione massima raggiungibile fino a 30L, includendo il voto della prova scritta, dell'elaborato scritto e della eventuale prova orale facoltativa.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.