Design and characterization of Ti6Al4V lattice structures manufactured by selective laser melting

Additive manufacturing enables realization of light-weight complex structures with highly engineered mechanical properties to allow fulfillment of design requirements and achieve optimal design solutions. Aims of this work are the design and the characterization of directionally reinforced Ti6Al4V lattice structures, manufactured by selective laser melting. Considered unit cell is body-centered cubic type and two methods are evaluated to achieve higher stiffness along a preferential direction, i.e. the elongation of the unit cell and the addition of reinforcement struts. The lattice structures' behavior is analyzed through finite element method, performing static stress analyses. After 3D printing, the mechanical response of the structures in the horizontal (non-reinforced) and vertical (reinforced) directions is investigated by means of compression tests. The experimentally-obtained deformation behaviors are studied and compared with obtained numerical results.

L’Additive manufacturing consente la realizzazione di strutture complesse e leggere con proprietà meccaniche altamente ingegnerizzate per soddisfare i requisiti di progettazione e ottenere soluzioni progettuali ottimali. Gli obiettivi di questo lavoro sono la progettazione e la caratterizzazione di strutture reticolari in Ti6Al4V rinforzate direzionalmente, prodotte mediante selective laser melting. La cella unitaria considerata è di tipo cubico a corpo centrato e vengono valutati due metodi per ottenere una maggiore rigidità lungo una direzione preferenziale, ossia l'allungamento della cella unitaria e l'aggiunta di puntoni di rinforzo. Il comportamento delle strutture reticolari è analizzato attraverso il metodo degli elementi finiti, eseguendo analisi a sollecitazioni statiche. Dopo la stampa 3D, il comportamento meccanico delle strutture in direzione orizzontale (non rinforzata) e verticale (rinforzata) viene analizzato mediante prove di compressione. Le deformazioni ottenute sperimentalmente vengono studiate e confrontate con i risultati numerici ottenuti.