Strutture reticolari e progettazione di un casco da bicicletta prodotto tramite fabbricazione additiva

The following thesis examines the additive manufacturing subject, in order to analyse in depth this kind of productive process, which was named by various influential people as the “Third industrial revolution”. The paper inspects his development from the beginnings till the current boom, especially in the consumer market, where there are many inexpensive desktop printers (prices start from 350$) that give the users the possibility to become themselves both designers and makers: simply drawing with CAD or downloading finished models on their computer from the web, everyone could create the desired object in their homes, in a few hours. The available materials and the main technologies will be analysed, highlighting the advantages and the disadvantages, the potentialities and the most interesting fields of application. Taking advantages of the 3d printing peculiarities some lattice structures have been developed and studied with the purpose to use them as protective elements. Crash tests have been conducted in order to find the best geometries and the most efficient structures. Finally these structure have been used to enhance a common object: the bicycle helmet. The helmet in the last thirty years hasn’t been developed a lot, it’s composed of the same material and shape, so a new kind of helmet has been designed. Since the 3d printing is in a continuous development, some advancement have been speculated, that could be produced in the future.

Questa tesi prende in esame il tema della fabbricazione additiva, con lo scopo di approfondire questa tipologia di processo produttivo che è stata battezzata, da diverse autorevoli voci, come la “Terza rivoluzione industriale”. Si indagherà quindi lo sviluppo che ha avuto negli anni e l’attuale boom, soprattutto nel mondo consumer, con numerose offerte di stampanti “desktop ” con prezzi popolari (a partire da 350$) che offrono la possibilità all’utente di diventare egli stesso progettista e produttore: infatti modellando o scaricando modelli già finiti dalla rete, può in pochi passaggi creare l’oggetto desiderato a casa, in poche ore. Verranno analizzati i materiali disponibili, le principali tecnologie di stampa evidenziandone vantaggi e svantaggi, ne verranno mostrate le potenzialità e i campi di applicazione che ne hanno giovato maggiormente. Sfruttando le caratteristiche offerte dallo stampaggio 3D sono state progettate e studiate delle strutture reticolari da sottoporre a dei test di carico, con lo scopo di usarle come componenti protettivi. Sono stati quindi simulati dei crash test con diverse geometrie per analizzarne la capacità di assorbire e disperdere gli urti e selezionare così le strutture più efficienti. Infine è stato scelto un campo di applicazione per sfruttare appieno le potenzialità di queste strutture e migliorare così un prodotto d’uso quotidiano: il casco da bicicletta. Questo oggetto negli anni è stato protagonista di relativa innovazione tecnologica, quindi si è voluto progettare un nuovo casco che ne migliori i fattori cardine: sicurezza, peso, aerazione e vestibilità. Data la grande evoluzione che si sta registrando nel settore dello stampaggio 3D sono stati inoltre ipotizzati dei possibili sviluppi e implementazioni futuribili.