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Progettazione di ingranaggi alleggeriti tramite la tecnica del Additive Manufacturing
Tesi all'estero
Parole chiave ADDITIVE MANUFACTURING, INGRANAGGI ALLEGGERITI
Riferimenti FRANCESCA MARIA CURA'
Riferimenti esterni Andrea Mura
Gruppi di ricerca 18-Progettazione e sperimentazione di organi di trasmissione
Tipo tesi NUMERICA E SPERIMENTALE
Descrizione Gli ingranaggi alleggeriti (o a corona sottile) trovano applicazione in quei settori in cui la riduzione del peso è un valore aggiunto ed influisce in modo considerevole sulle prestazioni della macchina.
Due settori tipici in cui vengono utilizzati questi ingranaggi sono l’industria aeronautica e quella dei veicoli elettrici.
La progettazione di questi ingranaggi risulta molto delicata, in particolare nelle applicazioni del settore aeronautico in cui gli ingranaggi devono essere intrinsecamente sicuri: questo fatto comporta che, nel caso di nucleazione di una cricca, questa debba propagarsi in una direzione che causi il minor danno possibile. Infatti, se la propagazione della cricca avviene nella direzione del dente, si avrà una rottura “sicura”, se al contrario la propagazione si ha nella direzione della corona questa può provocare una rottura catastrofica.
Occorre pertanto approfondire lo studio sui parametri che influenzano la direzione di propagazione delle cricche in questa tipologia di ruote, in modo da sviluppare metodologie di progettazione che garantiscano un approccio “fail safe”.
Le ruote alleggerite vengono realizzate mediante asportazione di una grande quantità di materiale con tempi di lavorazione relativamente lunghi e di conseguenza costi elevati.
Le caratteristiche di queste ruote sono tali da poter considerare l’utilizzo delle attuali tecniche di produzione additiva per la loro realizzazione.
Lo scopo della presente tesi è quindi quello di sviluppare un metodo di progettazione ed ottimizzazione di ingranaggi alleggeriti prodotti mediante Additive Manufacturing (AM).
Si dovranno quindi inizialmente identificare possibili configurazioni geometriche della ruota in modo da ottimizzarne le prestazioni, integrando però simultaneamente, sin dalle prime fasi della progettazione, i vincoli tecnologici dervanti dal processo produttiovo di AM.
Inoltre le geometrie proposte dovranno essere compatibili con i criteri del “fail safe design”, valutando a posteriori la direzione di propagazione di eventuali cricche nucleate a fondo dente ed identificando i principali fattori di influenza tramite analisi di sensibilità.
La tesi prevede sia un’attività numerica di simulazione, sia una sperimentale, nella quale verranno realizzati dei prototipi di ruote mediante AM che saranno sottoposti a sperimentazione in modo da verificare la bontà dei risultati numerici.
L’attività sarà svolta in collaborazione con l’École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers di Bordeaux (Francia); lo studente dovrà quindi trascorrere una buona parte del tempo presso l’ENSAM a Bordeaux.
Conoscenze richieste Costruzione di Macchine
Scadenza validita proposta 30/06/2018
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