Loads identification, design optimization and metal additive manufacturing of a sailboat propeller's blade

A novel Bound Metal DepositionTM (BMDTM) technology was introduced by Desktop MetalTM which offers an innovative way of manufacturing metal parts. This technology was introduced into the Italian market by Additive Italia Srl (Add-it), which started exploiting DMTM prototype technology, Studio System+TM, for low volume and customized productions in 2019. This thesis discusses the optimization of a sailboat propeller blade and production feasibility in 316L and 17-4PH stainless steels by using the BMDTM technology. In this thesis work, the loads acting on the blade are identified with a CFD analysis by using Ansys Fluent. The mass was reduced by creating an internal TPMS diamond lattice structure with nTopology software and then structural rigidity was verified. The optimization was performed considering the future possible high-volume production by using Binder Jetting technology from DMTM The optimized blade was produced by BMDTM technology in two different versions with different printing parameters. After sintering cracks are observed on both versions of the blade. Further parameters optimization should be investigated in future.

Una nuova tecnologia Bound Metal DepositionTM (BMDTM) è stata introdotta da Desktop MetalTM che offre un modo innovativo di produzione di parti metalliche. Questa tecnologia è stata introdotta nel mercato italiano da Additive Italia Srl (Add-it), che ha iniziato a sfruttare la tecnologia prototipo DMTM, Studio SystemTM, per produzioni a basso volume e personalizzate nel 2019. Questa tesi discute l'ottimizzazione di una lama a vela e la fattibilità della produzione in acciai inossidabile da 316L e 17-4PH utilizzando la tecnologia BMDTM. In questo lavoro di tesi, i carichi che agiscono sulla lama sono identificati con un'analisi CFD utilizzando Ansys Fluent. La massa è stata ridotta creando una struttura interna a reticolo a diamante TPMS con software nTopology e quindi è stata verificata la rigidità strutturale. L'ottimizzazione è stata eseguita considerando la futura possibile produzione ad alto volume utilizzando la tecnologia Binder Jetting di DMTM La lama ottimizzata è stata prodotta dalla tecnologia BMDTM in due versioni diverse con parametri di stampa diversi. Dopo il sintering crepe sono osservate su entrambe le versioni della lama. In futuro è necessario analizzare ulteriori ottimizzazioni dei parametri.