Design, fabrication, and modelling of three-dimensional micro-lattice structures

Recent developments in micro-nanoscale additive manufacturing techniques have allowed the fabrication of microlattice structures with a controllable nanoarchitecture. Over the past decade, several studies have been conducted to understand the mechanical properties of these structures in terms of, for example combination of high strength and toughness. This master thesis is past of a research project focused on the design, fabrication, mechanical testing and modeling of three dimensional microlattice structures written out of polymer using two photon lythography direct laser writing, a novel fabrication technique. These structures have been shear tested using a MTS Nanoindenter Xp, equipped with a flat punch stainless steel tip, in order to understand the shear mechanical response. The obtained results demonstrate the potential of microlattice structures to create new mechanical metamaterials with previously unreachable properties.

Lo sviluppo di nuove tecniche di fabbricazione additive alla micro scala hanno consentito la stampa di microstrutture reticolari tridimensionali con geometrie sempre più complesse. Negli ultimi anni, importanti e numerosi studi sono stati svolti per comprendere e definire le proprietà meccaniche di queste microstrutture. Questa tesi è parte di un progetto di ricerca finalizzato alla progettazione, fabbricazione, modellazione e test di microstrutture reticolari stampate in tre dimensioni utilizzando la litografia bi-fotonica, una tecnica innovativa di stampa tridimensionale alla nano scala. Le strutture progettate e fabbricate sono state testate, all’interno di un nanoindentometro equipaggiato opportunamente con una testina piatta, al fine di studiarne la risposta meccanica a taglio. I risultati ottenuti dimostrano le potenzialità in termini di proprietà meccaniche, le microstrutture studiate permettono di creare metamateriali con proprietà fino ad ora inimmaginabili.