3D printed metamaterials for vibration isolation

The present master thesis work focuses on applying phononic crystal's theory to two dimensional periodic structures for vibration isolation. As functional materials, phononic crystals may have a bandgap which can prohibit the vibration propagation within certain frequency range. Deep study of different bandages generated by different unit cell geometries were performed. The transmission attenuation were simulated with different structural parameters. Finally, the prototype of two dimensional periodic phononic crystals was fabricated by additive manufacturing and experiments were operated whose results were in agreement with previous simulations. So we came to the conclusion that two dimensional periodic phononic crystals structure presents good vibration isolation behaviour. The results we got from this work provide possibilities for applying phononic crystals in vibration isolation, noise reduction or other low frequency fields. Other design strategies should be considered for providing larger bandgaps and stronger attenuation effects to further applications.

Il presente lavoro di tesi magistrale è incentrato sull'applicazione della vibrazioni. I cristalli fononici, in quanto materiali funzionali, possono avere una banda proibita che può impedire la propagazione delle vibrazioni all'interno di una certa gamma di frequenze. Sono stati effettuati studi approfonditi sulle diverse bande proibite generate da differenti geometrie delle celle unitarie e l'attenuazione della trasmissione è stata simulata con diversi parametri di struttura. Infine, il prototipo del cristallo fononico periodico bidimensionale è stato realizzato mediante una tecnica a stampa additiva e sono stati eseguiti esperimenti i cui risultati erano in accordo con le simulazioni effettuate in precedenza. Quindi, siamo giunti alla conclusione che la struttura dei cristalli fononici bidimensionali periodici presenta un buon comportamento di isolamento delle vibrazioni. I risultati ottenuti da questo lavoro offrono la possibilità di applicare i cristalli fononici in situazioni di isolamento delle vibrazioni, riduzione del suono o in altri campi a bassa frequenza. In un'ottica di ulteriori applicazioni future, andrebbero prese in considerazione altre strategie di progettazione per fornire bande proibite più ampie ed effetti di attenuazione più forte.