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Dissertations / Theses on the topic 'Ottimizzazione topologica'
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1
Rubbini, Monica. "Ottimizzazione topologica di componente aeronautico." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2019.
Find full textAbstract:
L’attività svolta in questa tesi prevede l’ottimizzazione topologica di un componente aeronautico.
In particolare, ho effettuato lo studio su un supporto per una telecamera, che verrà poi fissato ad un elicottero utilizzato per cercare persone disperse oppure per soccorso e sorveglianza.
Nella tesi è stata svolta una analisi strutturale della attuale struttura e successivamente è stata implementata l'ottimizzazione topologica sfruttando un codice di calcolo FEM a disposizione dei laboratori universitari.
Il risultato ottenuto in seguito alla ottimizzazione topologica è una struttura sensibilmente più leggera di quella originale.
2
Giorgetti, Bruno. "Ottimizzazione topologica di un telaio motociclistico." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.
Find full textAbstract:
Questo elaborato di tesi concerne l'utilizzo del metodo di ottimizzazione topologica applicato ad un telaio motociclistico con lo scopo di minimizzarne la massa ed aumentarne la rigidezza, considerando due tecnologie di realizzazione: additive manufacturing in lega di alluminio e tubolare saldato in acciaio legato.
3
Vezzoni, Silvia. "Ottimizzazione topologica di componenti per impiego aerospaziale." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/10264/.
Full textAbstract:
Il lavoro di questa tesi presenta il risultato di una attività di sperimentazione su alcuni algoritmi di ottimizzazione topologica recentemente sviluppati in ambito scientifico e descritti in pubblicazioni su riviste internazionali. L’ottimizzazione topologica può essere definita come una tecnica che mira a variare la forma geometrica di un oggetto bidimensionale o tridimensionale in modo da rispettare requisiti su posizionamento di vincoli e applicazione di forze e da minimizzare l’impiego di materiale necessario ad ottenere una struttura che soddisfi alcuni requisiti.
Il settore aerospaziale è sicuramente uno di quelli che può beneficiare di questa metodologia visto che è sempre necessario progettare componenti leggeri e quanto più ottimizzati riducendo gli sprechi di materiale; in ambito aeronautico questo porta ad incrementare l’autonomia ed il carico utile riducendo i costi ambientali ed economici delle attività di trasporto. Discorso analogo vige per il campo spaziale in cui i pesi sono cruciali per la scelta del lanciatore da utilizzare per mandare in orbita strumentazioni e impattano in maniera importante sui costi delle missioni.
In questa tesi, dopo una breve descrizione delle tecniche di ottimizzazione topologica prese in considerazione nei test svolti, sono presentati i risultati dell'applicazione di questi metodi ad una serie di specifici casi applicativi del settore aerospaziale, mettendo in risalto i risultati in termini di forme geometriche ottenute per alcuni casi di studio. Per ognuno di questi è descritta la schematizzazione seguita a livello di vincoli e di carichi e la dimensione della superficie o volume di controllo di partenza. Gli esiti del processo di ottimizzazione sono poi commentati, sia a livello di conformazione geometrica ottenuta che di possibilità di implementare dal punto di vista costruttivo la forma trovata.
4
Bettini, Matteo. "Ottimizzazione topologica per la progettazione in ingegneria aerospaziale." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2019.
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Lo scopo dell'elaborato è valutare come possa essere affrontata la progettazione di un generico componente aerospaziale utilizzando la tecnica dell’ottimizzazione topologica.
Vengono studiate tre differenti soluzioni per la progettazione dello stesso componente in base al requisito che si vuole rispettare: massimo spostamento, massima tensione e minima frequenza propria. A seconda dell’applicazione può essere dominante infatti uno di questi criteri: il contenimento della deformazione può evitare perdita di funzionalità, il rispetto di requisiti sulla tensione massima assicura la funzionalità del componente, mentre, in alcune applicazioni tipiche del campo aerospaziale e automotive, può essere importante evitare che
un componente presenti frequenze di risonanza vicine a valori noti a priori. Per verificare come cambiano le forme del componente ottimizzato a seconda del tipo di criterio, sono stati studiati e successivamente modificati due codici Matlab presenti in letteratura, che sono stati implementati e modificati in modo da poter eseguire le tre differenti simulazioni.
Il caso di studio scelto è una trave di dimensione 300x100x25mm, realizzata in alluminio 2024, con un incastro in un’estremità e con un carico applicato all’estremità opposta.
Utilizzando l’ottimizzazione topologica è stato possibile ridurre il peso della struttura in percentuale pari al 20% rispetto ad un componente tradizionale completamente pieno.
5
Marianini, Sebastiano. "Ottimizzazione topologica della struttura di un velivolo autonomo." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021.
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Il presente elaborato descrive l’innovativa applicazione di un algoritmo di ottimizzazione topologica ad uno studio di fattibilità per la modifica della struttura interna di un velivolo tuttala a pilotaggio remoto (UAV, Unmanned Aerial Vehicle) progettato alcuni anni fa per missioni di protezione civile.
La struttura originaria del velivolo era prevista in polistirene espanso tagliato con filo caldo, con una sottile copertura in materiale composito. In questa tesi si è voluto studiare la fattibilità della realizzazione della struttura in polimero ASA (Acrilonitrile Stirene Acrilato) attraverso stampa FDM.
In primo luogo è stata eseguita un'analisi fluidodinamica preliminare del velivolo mediante CAD SolidWorks al fine di stimare una distribuzione verosimile delle pressioni agenti sul velivolo durante il volo. In seguito è stata svolta l'ottimizzazione topologica della struttura del velivolo utilizzando l'apposito modulo CAD SolidWorks.
Al termine dell'ottimizzazione è stata ottenuta una struttura reticolare complessa molto leggera e resistente, compatibile con la costruzione in additive manufacturing e non con tecniche di lavorazione tradizionali. L’applicazione della ottimizzazione topologica ha permesso di ridurre il peso della struttura del velivolo di circa l’80% rispetto ad una soluzione costruttiva in cui l’ala è completamente piena in ASA.
6
Di, Santi Filippo. "Ottimizzazione topologica di paratie di pressurizzazione di velivoli commerciali." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2018.
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In questa tesi sono trattate la produzione e l'ottimizzazione di paratie di pressurizzazione di velivoli commerciali.
Sono stati confrontati i dati inerenti alla piegatura della paratia provenienti dall'equazione analitica e dall'analisi FEM, mentre, per quanto riguarda l'ottimizzazione, è stato effettuato uno studio sui rinforzi alla ricerca della soluzione migliore in termini di peso e di distribuzione delle tensioni.
7
Lorenzini, Giacomo. "Implementazione di interfaccia grafica per codice di ottimizzazione topologica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2018.
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Lo scopo di questa tesi prevede l'implementazione di un'interfaccia grafica utilizzando il linguaggio di programmazione MATLAB per favorire l’utilizzo di un codice per l'ottimizzazione topologica disponibile in letteratura ad utenti non esperti di programmazione.
La funzione presa in esame è infatti in grado di risolvere problemi di ottimizzazione topologica in tre dimensioni di diversa tipologia. L'intento è quello di creare un collegamento tra utente e programma di ottimizzazione evitando all’utente la necessità di dover programmare linee di codice per simulare casi di studio reali così da rendere il suo utilizzo quanto più intuitivo e semplice possibile. Ho quindi implementato un'interfaccia grafica in grado di supportare l’utente nell’inserimento di dati necessari a definire un caso di studio, costituito dalla selezione di un volume di controllo, dal posizionamento di forze e dalla indicazione dei punti da vincolare.
La funzionalità dell’interfaccia è stata verificata attraverso alcuni casi di studio in cui sono state schematizzate delle strutture reali. Bisogna però ricordare come i risultati ottenuti utilizzando le funzioni di ottimizzazione topologica siano utili a suggerire ai progettisti configurazioni geometriche dei componenti lontane da quelle a cui l’ingegnere è abituato a pensare. L'ottimizzazione topologica può quindi essere considerata un ottimo strumento per suggerire al progettista un'idea di possibile configurazione finale di una parte che è fase di progettazione: noti carichi, vincoli ed eventuali zone di vuoto, l'ottimizzazione topologica può essere utilizzata per ottenere strutture con un vantaggioso rapporto resistenza/peso.
L’utilizzo dell’interfaccia risulta essere semplice ed intuitivo ed i risultati ottenuti a livello di strutture finali presentano forme ottimizzate con una geometria tale da richiedere tecniche di fabbricazione additiva.
8
Suozzi, Lorenzo. "Sviluppo di codice per ottimizzazione topologica di componenti aerospaziali." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.
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In questo elaborato di laurea ho avuto l’occasione di mettere in pratica nozioni riguardati lo studio dei modelli matematici e delle tecniche numeriche che stanno alla base dell’ottimizzazione topologica, nonché anche le tecniche utilizzate per evitare problemi numerici che inficiano la validità dei risultati, quali mesh dependency e checkerboard patern. Questi concetti sono legati alle tecniche di ottimizzazione topologica: si tratta di una tecnica con cui si modifica la forma di un corpo in modo da eliminare il materiale che non contribuisce alla rigidezza, alla resistenza alle sollecitazioni, oppure all’ottenimento di determinate frequenze di risonanza.
9
Mercanti, Camilla. "Progettazione bio-inspired ed ottimizzazione topologica per componenti aeronautici." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.
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Al fine di diminuire il peso dell’aeromobile e quindi i consumi, si cercano strutture più efficienti e quindi leggere. Le tecniche di stampa 3D, che si stanno sviluppando in questi anni, consentono di non avere più limiti sulla forma delle strutture portando a geometrie più complesse e performanti. Quindi è possibile, da una parte, ispirarsi alle strutture naturali, come lo scheletro umano, per progettare strutture leggere e allo stesso tempo robuste, dall’altra riprogettare le strutture esistenti alla luce delle nuove tecniche di produzione, attraverso l’analisi topologica. Questo lavoro di tesi ha lo scopo di definire lo stato dell’arte di queste nuove tecnologie nel campo aeronautico, in particolare per gli aeromobili commerciali di nuova generazione. Per dimostrare l’efficacia di queste nuove tecnologie si è considerato come caso di studio il supporto di un sedile aeronautico, componente strutturale secondario di un aeromobile.
10
Cangi, Filippo. "Sviluppo di ambiente CAD per la ottimizzazione topologica di componenti aerospaziali." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.
Find full textAbstract:
In questo elaborato è stato sviluppato un modulo di ottimizzazione topologica in ambiente FreeCad. Il codice sviluppato presenta tutte le funzionalità necessarie al fine di poter essere impiegato per la progettazione e l'ottimizzazione di un qualsiasi componente aerospaziale, massimizzando leggerezza ed efficienza strutturale.
Come prima cosa, attraverso un’approfondita ricerca bibliografica, sono stati studiati dal punto di vista teorico i metodi di ottimizzazione topologica di maggiore importanza; successivamente sono stati analizzati due algoritmi opensource disponibili per la comunità scientifica, e di questi sono stati evidenziati i problemi e le limitazioni. In secondo luogo, è stato scritto in Python un algoritmo di ottimizzazione topologica con caratteristiche tali da superare le limitazioni di quelli analizzati precedentemente e da presentare tutti i requisiti necessari per ottenere un codice efficiente e ad alte prestazioni. Al fine di rendere il modulo utilizzabile da tutti coloro che ne volessero usufruire, è stata realizzata un’interfaccia grafica nel CAD FreeCad semplice ed intuibile, in modo da poter accedere a tutti i parametri da definire per lo svolgimento dell’ottimizzazione.
Per finire, l’algoritmo è stato testato attraverso due casi di studio allo scopo di valutare: le prestazioni, la forma del modello geometrico fornito alla fine dell’ottimizzazione in alcuni casi tipici e l’attendibilità dei risultati numerici relativi ai casi di valutazione.
11
Stolfi, Lorenzo. "Ottimizzazione topologica di componenti per macchina automatica da produrre mediante manifattura additiva." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/10267/.
Full textAbstract:
L'azienda IMA S.p.a., leader nel settore delle macchine automatiche per il packging, intende approfondire la conoscenza sui processi di manifattura additiva con l'obiettivo futuro di riuscire a realizzare il 5% di componenti che compongono le macchine della gamma dell'azienda mediante l'utilizzo di queste nuove tecnologie.
Il raggiungimento di tale obiettivo comporta un radicale cambio di mentalità rispetto al passato e la creazione di nuove figure professionali e procedure di progettazione dei componenti totalmente nuove ed innovative.
In questo contesto, vengono in aiuto i metodi numerici di ottimizzazione topologica.
Noti carichi, vincoli, materiali e geometria d'ingombro del particolare, questi metodi vanno a determinare l'ottimale distribuzione del materiale per ottenere un incremento delle prestazioni del componente, andando a collocare il materiale solo in corrispondenza delle zone dove è strettamente necessario.
L'ottimizzazione topologica strutturale, ottenimento della massima rigidezza specifica, è stato proprio l'argomento di questo elaborato.
E' stato impiegato il software COMSOL Multiphysics 5.2 per implementare il problema di ottimizzazione.
Inizialmente abbiamo affrontato problemi semplici, i cui risultati sono reperibili in letteratura.
Dopo aver validato la correttezza della nostra implementazione, abbiamo infine esteso il problema a un caso di studio di un componente di una macchina IMA.
Il caso di studio riguardava un componente che esegue l'estrazione della fustella piana dal magazzino in cui l'intero pacco fustelle viene riposto dall'operatore.
I risultati ottenuti su questo componente sono stati positivi ottenendo un miglioramento della rigidezza specifica di quest'ultimo.
L'obiettivo primario dell'elaborato è stato quello di realizzare una panoramica dei metodi di ottimizzazione topologica e riuscire ad applicare questi ad un caso concreto per valutare se tale tipo di progettazione potesse essere adeguato alle esigenze di IMA. L'obiettivo è stato largamente raggiunto.
12
Telesca, Angelo. "Ottimizzazione strutturale di un forcellone motociclistico." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.
Find full textAbstract:
Il presente lavoro di tesi concerne la progettazione di un forcellone motociclistico in lega AlSi10Mg, da realizzare mediante tecnologia additive Selective Laser Melting. Al fine di sfruttare a pieno i vantaggi propri dei processi di additive manufacturing è stata impiegata l'ottimizzazione topologica come metodologia di progettazione, con l'obiettivo di minimizzare la massa del componente a fronte di specifici target di rigidezza.
È stata definita la geometria di massimi ingombri, studiata al fine di rispettare i vincoli di layout del veicolo e di poter dare il miglior rapporto massa/rigidezza. Tale geometria rappresenta il dominio di design dell'ottimizzazione topologica eseguita. Il layout ottimale in output è stato successivamente ricostruito, seppur in modo approssimativo, così da poter essere processato mediante analisi FEM per verificarne le rigidezze e la resistenza statica. Le verifiche hanno messo in evidenza che la geometria ottenuta necessita di interventi locali, soprattutto in zone dove il grado di approssimazione della ricostruzione del modello è stato eccessivamente grossolano ed in corrispondenza delle trabecole più snelle, sede di concentrazioni di tensione indesiderate. Nonostante ciò, il risultato presenta un rapporto massa/rigidezza decisamente migliore rispetto ad un componente analogo realizzato mediante tecnologie convenzionali.
Il lavoro proseguirà con una ricostruzione più accurata, alla quale seguiranno le medesime analisi FEM presentate in questo elaborato, le verifiche a fatica e ad instabilità elastica locale, a causa della presenza di diverse trabecole snelle.
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Maltoni, Mattia. "Ottimizzazione topologica relativa ad un impianto per la produzione di creme ad uso alimentare." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020. http://amslaurea.unibo.it/20571/.
Full textAbstract:
In questa tesi si è progettato interamente un impianto per la produzione di creme per uso alimentare, ponendo l'attenzione alla parte riguardante l'ottimizzazione topologica di macchinari e tubazioni in esso presenti.
Nella fattispecie viene messo in evidenza il lavoro di disegno mediante software appositamente dedicati (Autocad e Solid Edge), cercando di sottolineare tutti i passaggi, le idee e le problematiche avuti durante sette mesi, andati dalla progettazione dello schema funzionale alla messa in opera dell'impianto stesso.
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Tondini, Fabio. "Progettazione di un verricello per velivolo APR mediante l'ausilio dell'ottimizzazione topologica." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2019.
Find full textAbstract:
In questo elaborato di tesi magistrale il lettore verrà introdotto nel mondo della neve. Saranno esposte le dinamiche dei fenomeni valanghivi naturali ed artificiali, prestando particolare attenzione ai sistemi di disgaggio artificiale attualmente disponibili sul mercato, a disposizione dei comprensori montani.
Verrà esaminato un caso progettuale di uno di questi sistemi. In particolare sarà oggetto di studio la progettazione per l'aumento delle prestazioni meccaniche del verricello per il sistema Sniper X.
Verranno presentate tutte le considerazioni e gli studi preliminari, i dimensionamenti dei diversi componenti fino alla realizzazione dell'intera parte meccanica del progetto.
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Sbardelatti, Marco. "Implementazione in linguaggio di programmazione C++ di codice per la ottimizzazione topologica di componenti aerospaziali." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017.
Find full textAbstract:
La seguente tesi presenta un codice in linguaggio C++ per la ottimizzazione topologica di componenti aerospaziali in 3 dimensioni. In particolare é stata eseguita la traduzione del codice Matlab "top3d" realizzato da K. Liu e A. Tovar dell'Università di ingegneria meccanica di Indianapolis, pubblicato online sulla rivista "Springer" in un articolo intitolato "An efficient 3D topology optimization code written in Matlab". L'algoritmo da me scritto, in aggiunta al codice numerico presenta anche una routine per la stampa a video del componente ottimizzato tramite l'utilizzo delle librerie OpenGL.
Nella prima parte della tesi è descritto brevemente il processo di Additive Manufacturing che può essere utilizzato per la realizzazione di componenti come quelli che escono dall'ottimizzazione topologica. Nelle sezioni successive si passa alla descrizione del codice tratto dalla bibliografia e ad una breve descrizione del linguaggio di programmazione C++.
Successivamente è descritta la implementazione in C++ dell'algoritmo per la ottimizzazione topologica e del codice di visualizzazione del componente realizzato, scritto sfruttando le librerie OpenGL. Il codice che ho realizzato in C++ è stato confrontato con il codice di riferimento in Matlab per verificare la corretta implementazione e come caso di validazione è stato scelto di ottimizzare una trave incastrata ad una estremità con un carico distribuito all'estremità opposta al vincolo. Sono poi mostrati alcuni esempi applicativi del codice con componenti di interesse per il settore aerospaziale: in particolare ho ottimizzato a livello concettuale un carrello d'atterraggio di aereo, un longherone per cassone alare ed una cerniera per collegare le superfici mobili alla struttura alare.
L'uscita del processo di ottimizzazione permette di ottenere delle strutture ottimizzate in termini di peso e resistenza, parametri fondamentali da cui la progettazione in campo aerospaziale non può prescindere.
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Terenzi, Marco. "Additive manufacturing e ottimizzazione topologica: massimizzare le prestazioni di una pinza freno per applicazioni motorsport." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2019. http://amslaurea.unibo.it/18930/.
Full textAbstract:
I veicoli ad alte prestazioni sono soggetti ad elevati carichi per piccoli intervalli di tempo. Questo comporta diverse criticità sulle componenti che costituiscono la vettura: una di queste è la pinza freno. Al fine di renderla performante è necessario il possesso di due proprietà.
In primo luogo, la pinza freno deve essere il più leggera possibile poiché essa conferisce un'inerzia nella risposta della sospensione del veicolo, procurando il distacco dello pneumatico dal suolo e causando perdita di aderenza.
In secondo luogo, è necessario contenere le deformazioni della pinza freno garantendo un determinato feeling per il pilota.
Il compito del progettista è ottimizzare questi due parametri che hanno effetti antitetici. Questa difficoltà porta il progettista a creare design molto complessi per raggiungere l’ottimale e non sempre le geometrie ottenute sono realizzabili con tecnologie convenzionali.
Questo studio riguarda il miglioramento prestazionale di una pinza freno costruita con una lega di alluminio 7075-T6 e lavorato dal pieno. Gli obbiettivi sono quello di produrre il nuovo corpo in titanio TI6Al4V, dal momento che le temperature di esercizio portano a grandi decadute di caratteristiche meccaniche dell’alluminio, contenere il più possibile la massa a fronte dell’aumento di densità di materiale e ovviamente limitare le deformazioni.
Al fine di ottenere gli obbiettivi prefissati sono utilizzati metodi agli elementi finiti in diverse fasi della progettazione: per acquisire una geometria di partenza (ottimizzazione topologica) e per la validazione delle geometrie ottenute.
Le geometrie ricavate tramite l’ottimizzazione topologica devono essere ricostruite tramite software CAD affinché possano essere ingegnerizzate. Durante la modellazione è necessario valutare quale tecnologia è più vantaggiosa per produrre il componente. In questo caso studio si utilizza un processo di addizione di materiale, più specificatamente una tecnica Selective Laser Melting (SLM).
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Bravin, Marco. "Studio ed ottimizzazione del processo di fabbricazione additiva LPBF per la laga AlSi10Mg, simulazione di processo, ottimizzazione topologica piastre sterzo Ducati e produzione." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021.
Find full textAbstract:
L'additive manufacturing è una tecnologia che permette di realizzare un oggetto strato dopo strato a partire da un modello 3D digitale. Svariati sono i settori dove la stampa 3D trova applicazione, tra cui si colloca il settore dell'automotive. Per ottenere veicoli con performance migliori, è necessario infatti che le loro componenti siano ottimizzate e più leggere possibili; l'utilizzo di processi produttivi additivi consente di raggiungere questo obiettivo, garantendo una maggiore flessibilità durante le fasi di design e produzione dell'oggetto. In questo contesto si inserisce il presente elaborato, frutto dell’attività di tirocinio svolta presso il Laboratorio del dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università di Bologna, in collaborazione con Ducati Motor Holding. L’obiettivo della tesi è stato quello di fornire all’azienda le linee guida per approcciarsi alla tecnologia, sfruttando un caso di studio di re-ingegnerizzazione delle piastre sterzo del modello di motoveicolo Ducati Panigale, utilizzando il processo di manifattura additiva denominato "Laser Powder Bed Fusion" (LPBF). Nella prima parte, è stato definito il miglior set di parametri di processo, adottando quattro piani sperimentali volti ad investigare e rispettivamente minimizzare le difettologie, massimizzare i sottosquadri realizzabili, produrre componenti con pareti sottili e minimizzare la rugosità superficiale. In seguito, sono state ottimizzate topologicamente le piastre sterzo utilizzando il software Inspire di Altair, simulando poi il processo produttivo tramite Simufact Additive. Infine, sono state realizzate le prime
stampe. I risultati ottenuti hanno dimostrato come la metodologia sviluppata permetta di ottenere piastre più leggere (9-13%), non compromettendo la resistenza di queste ultime e garantendo un risparmio di peso di 160g. L'aggiunta di ulteriori accortezze sul processo di stampa e la misurazione reale delle deformazioni consentirà di ottenere pezzi con prestazioni migliori.
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Pucci, Riccardo. "Sviluppo di un meccanismo per macchina automatica stampato 3D." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.
Find full textAbstract:
Negli ultimi decenni la tecnologia di fabbricazione additiva, comunemente nota col termine “stampa 3D”, ha preso largo impiego in svariati ambiti applicativi. Nonostante sia penalizzata da tempi di produzione relativamente alti, questa tecnologia consente di superare alcuni limiti dimensionali e di forma tipici dei componenti realizzati sfruttando le tecnologie tradizionali (per esempio le lavorazioni meccaniche mediante macchine per asportazione di truciolo a controllo numerico).
Uno degli aspetti più vantaggiosi della stampa 3D è la possibilità di realizzare componenti che, rispetto a quelli creati con le tecnologie tradizionali, a parità di forze applicate, presentano rigidezza simile ma volumi minori (e quindi minore massa a parità di densità).
Inoltre, la tecnologia stessa permette di realizzare componenti utilizzando contemporaneamente materiali diversi la cui combinazione presenta caratteristiche di resistenza meccanica paragonabili a quelle dei metalli più performanti ma densità più basse.
Nell’ambito delle macchine, specialmente per quelle applicazioni in cui l’effetto delle inerzie è predominante sulla coppia motrice, la tecnologia di stampa 3D risulta essenziale per realizzare componenti leggeri ma caratterizzati da un’elevata resistenza e rigidità.
Questa tesi analizza un meccanismo esistente utilizzato come spingitore in una macchina automatica, effettuandone la rivisitazione progettuale al fine di sfruttare la tecnologia di stampa 3D per cercare di ridurre al massimo l’effetto delle inerzie sulla coppia motrice.
In particolare, viene proposto un meccanismo costituito da componenti le cui geometrie sono state ottenute mediante ottimizzazione topologica. In aggiunta, il meccanismo include elementi elastici (sotto forma di lamine) che, dimensionati opportunamente mediante ottimizzazione parametrica, portano il meccanismo a funzionare in condizioni di “risonanza”, consentendo di ridurre ulteriormente la coppia motrice.
19
Guglieri, Alessandro. "Design ed ottimizzazione strutturale di un APR realizzato con tecnologie additive." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021. http://amslaurea.unibo.it/23557/.
Full textAbstract:
L'elaborato, di tipo sperimentale, nasce da un progetto svolto durante il Laboratorio di costruzioni aeronautiche e consiste nella progettazione di un telaio di APR (Aeromobile a Pilotaggio Remoto) per riprese in volo, destinato alla produzione tramite stampa 3D.
Nella prima versione del progetto si erano resi evidenti molti difetti nel design della struttura; in vista dei possibili miglioramenti applicabili al telaio, ho deciso di cambiarne completamente la configurazione e le dimensioni, al fine di progettare un frame con la minor massa possibile per migliorare le prestazioni dell'aeromobile.
Sono stati prodotti due telai seguendo metodologie differenti. La prima consiste in una progettazione di tipo convenzionale del telaio tramite software CAD (Computer Aided Design, ossia disegno tecnico assistito dall'elaboratore). Il secondo metodo è costituito dall'utilizzo di un software che permette l'ottimizzazione topologica del componente: partendo dallo spazio di progetto, è possibile ricavare in modo semi automatico una geometria ottimizzata per resistere ai carichi assegnati.
Gli elementi del telaio sono stati pensati per essere prodotti tramite stampa 3D in materiale polimerico per valutarne successivamente le prestazioni e paragonarli in termini di massa.
20
Boraggini, Fabio. "Progettazione e ottimizzazione dell'asse di una ruota d'incarto di una macchina avvolgitrice ad alta velocità." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.
Find full textAbstract:
Nell'ambito delle macchine automatiche per il packaging le avvolgitrici occupano un posto "in prima linea". Esse soddisfano il compito fondamentale di creare l'incartamento che avvolge l'unità prodotto, in modo da assicurare la duplice richiesta di pulizia e mantenimento della qualità. Ottenere però tutto questo alle elevate velocità di funzionamento (720 pz/min) necessita una progettazione ottimale in cui tutti gli errori di posizione dovuti alla dinamica del sistema vengano minimizzati.
Per questi motivi, nel seguente progetto di tesi, è stato progettato in collaborazione dell'azienda Gima (IMA spa) l'asse di una nuova incelofanatrice ad alte prestazioni con l'ausilio concreto delle analisi ad elementi finiti durante le fasi di progettazione e di post-processing. Questo ha permesso l'ottenimento del design di una macchina con le caratteristiche di produttività richieste e ottimizzata in modo da: massimizzare la rigidezza torsionale, minimizzare le oscillazioni torsionali, ridurre i contributi inerziali e minimizzare la taglia dei componenti. Tali ottimizzazioni hanno quindi permesso di ottenere una coppia assorbita dal motore pari a quella della macchina precedente, seppur la produttività nominale sia raddoppiata e la precisione in termini torsionali migliorata. Tale risultato ha permesso l'utilizzo di un motore e un intermittore di taglia uguale a quelli usati nell'altra macchina a fronte di specifiche molto più stringenti.
21
Bacchiocchi, Silvia. "Implementazione di algoritmi di smoothing per modelli tridimensionali di componenti aerospaziali." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.
Find full textAbstract:
L’ottimizzazione topologica permette di ottenere, tramite il posizionamento ottimizzato di materiale in un volume pieno, un componente in grado di resistere ad un assegnato sforzo limitandone il peso ed il materiale utilizzato. Si ottiene dall'ottimizzazione topologica un oggetto formato da una serie di unità elementari, chiamate voxel. Per riuscire a smussare questi spigoli indesiderati, è necessario l’utilizzo di un processo numerico di levigatura, ottenuto con algoritmi di smoothing. Il problema che potrebbe nascere dall'impiego di questi ultimi è che venga levigato un quantitativo eccessivo di materiale: questo avviene in tutte le parti del componente, anche in quelle sottili dove spesso la struttura collassa in forme prive di resistenza. In certi punti si rischia che con lo smoothing la struttura non sia più in grado di sopportare al meglio gli sforzi senza giungere alla rottura o alla deformazione del pezzo stesso. Per queste motivazioni, l’obiettivo principale del seguente studio consiste nel confrontare vari algoritmi presenti in letteratura e modificare un codice già esistente basato sul Laplacian Smoothing: questo algoritmo è stato implementato in questa tesi di laurea. In particolare, l’algoritmo sviluppato cerca di mitigare il problema della riduzione del materiale nei punti critici scalando il modello ogni iterazione di smoothing in modo da mantenere costante il volume del componente. Inoltre, l’algoritmo sviluppato deve lasciare intatte le superfici piane e gli spigoli che non necessitano di tale operazione. Le modifiche da me apportate all'algoritmo Laplacian smoothing così come descritto in letteratura, hanno permesso di raggiungere tali obiettivi. I componenti ottenuti in seguito allo smoothing con l’algoritmo da me implementato, infatti, possiedono un volume pari a quello di partenza; superfici di contatto e fori non sono modificati dallo smoothing, risultando simili al modello originale.
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Boscolo, Chielon Luca. "Studio e ottimizzazione delle sollecitazioni meccaniche in un motore sincrono a riluttanza." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020. http://amslaurea.unibo.it/22063/.
Full textAbstract:
L’obiettivo dello studio è verificare la fattibilità di produzione del rotore di un motore sincrono a riluttanza pura tramite additive manufacturing e, successivamente, sfruttare le peculiarità di tale tecnologia per migliorarne le prestazioni.
La libertà di design, consentita dalla Selective Laser Melting, permette di effettuare l’ottimizzazione topologica sul rotore, senza essere limitati dagli intrinsechi limiti di produzione.
Dopo una prima parte più teorica, che serve ad introdurre alcune delle nozioni base inerenti al tema, nella seconda parte dell'elaborato si effettua un’analisi strutturale agli elementi finiti su un rotore avente i profili delle barriere di riluttanza già elettromagneticamente ottimizzati e se ne verifica lo stato tensionale. Successivamente, si interviene con l’obiettivo di massimizzare le prestazioni meccaniche e incrementare la massima velocità di rotazione. Si inseriscono, dunque, supporti di materiale nelle barriere per rinforzare la struttura e si convalidano i risultati con una nuova analisi elettromagnetica.
Si scopre che l’introduzione delle “ribs” non solo riduce la coppia di riluttanza, ma inficia anche l’oscillazione di coppia, annullando l’ottimizzazione magnetica a monte dello studio.
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Zingerle, Benno. "Applicazione della tecnologia DIC e dell'ottimizzazione topologica per lo sviluppo di un baseplate di un innovativo attacco da snowboard." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2019. http://amslaurea.unibo.it/18948/.
Full textAbstract:
Il baseplate, che è l’elemento strutturale dell’attacco, mostra alcune problematiche nello sviluppo, in quanto è difficile prevederne le sollecitazioni e il comportamento durante l’utilizzo sul campo. Questo risulta in prodotti poco rigidi con campi di tensione localmente concentrati e poco opportuni. L’obbiettivo di questo elaborato di tesi è stato quindi di creare un baseplate per un attacco da snowboard più rigido e più leggero e che durante lo svolgimento dello sport venga sollecitato in modo uniforme. Per ottenere questo obbiettivo è stato creato un approccio innovativo di product development per lo sviluppo di prodotti con funzionalità strutturale. L’approccio prevede come prima fase un’analisi della deformazione con la tecnologia DIC (Digital Image Correlation) di un prodotto già esistente, sotto condizioni reali, per capire come viene sollecitato. Nella seconda fase è stata individuata, attraverso la simulazione FEM (Finite Element Method) e l’ottimizzazione topologica, la geometria approssimativa dell’oggetto con una distribuzione di tensioni più uniforme. Questa è stata poi utilizzata come punto di partenza per la seguente modellazione CAD (Computer-Aided Design). L’ultimo step è stato lo stampaggio 3D di un prototipo funzionale che è stato poi nuovamente analizzato attraverso la tecnologia DIC per valutare il risultato della modellazione. Per controllare l’affidabilità e per validare l’analisi con la tecnologia DIC, sono stati confrontati più sistemi di produttori diversi. Inoltre, sono stati analizzati due attacchi con geometria uguale, uno stampato ad iniezione e uno stampato con la stampante 3D, per vedere come cambia il comportamento in base al metodo di produzione e per poter valutare i risultati dell’analisi del prototipo. L’approccio innovativo di product development è risultato valido in quanto ha permesso di realizzare un prototipo di un baseplate di un attacco snowboard con prestazioni meccaniche migliori, peso minore ed un design innovativo.
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Venturini, Nicolas. "Valutazione numerica del comportamento meccanico di strutture "lattice"." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017. http://amslaurea.unibo.it/13304/.
Full textAbstract:
In questo lavoro diverse strutture di tipo lattice sono state realizzate mediante un CAD e sottoposte a diverse prove a tensioni numeriche per capire quali parametri influiscono sul loro comportamento sotto carico tensionale e con lo scopo di identificare la migliore configurazione tra quelle realizzate. Mediante i risultati ottenuti, si è dimostrata l’importanza fondamentale che ricopre la geometria di tali strutture rispetto alla scelta del materiale, che rimane un problema piuttosto secondario. Poi è stato ricavato un parametro adimensionale capace di indicare la validità di una configurazione rispetto ad un’altra.
Infine, la miglior lattice structure realizzata è stata integrata ad un componente meccanico e sottoposta ad una forza tensionale per valutarne vantaggi e svantaggi in un’applicazione.
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Tambini, Alberto. "Analisi della fattibilità di un forcellone ed un telaio motociclistici mediante tecniche di fabbricazione addittiva." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2019.
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La seguente tesi tratta della progettazione di un forcellone ed un telaio motociclistici da realizzarsi mediante tecniche di fabbricazione additiva.
Del forcellone, appartenente alla moto Alpha Leonis del team UniBo Motorsport, è presentata l'intera storia di progettazione, dall'ottimizzazione topologica alla realizzazione.
Del telaio, è presentata un'analisi di fattibilità in ottica additive manufacturing, con obiettivo la riduzione del peso e l’integrazione del componente in esame con altri elementi strutturali.
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Laurita, Stefano. "Progettazione di un piedino forcella motociclistico ottimizzato topologicamente per realizzazione con tecnologia additiva SLM." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021.
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Lo studio condotto si focalizza sulla progettazione del piedino forcella di un motoveicolo elettrico da competizione, sfruttando le potenzialità dell'ottimizzazione topologica e della produzione additiva di tipo SLM Selective Laser Melting.
Si indaga in primo luogo sulle motivazioni dinamiche che portano a ricercare una riduzione della massa del componente, ed in seguito sulle proprietà meccaniche dei materiali considerati.
Partendo dalla caratterizzazione del componente commerciale corrispondente, vengono definiti i target desiderati e si procede con la creazione del modello di ottimizzazione topologica, definendo vincoli, obbiettivi e parametri di processo. Si valutano criticamente i risultati ottenuti dai diversi modelli e si esegue la ricostruzione solida del componente. Si definisce il caso di carico più gravoso per la verifica strutturale, così da validare la resistenza del componente, ed infine si valutano le performance ottenute in termini di massa e rigidezza.
Il componente progettato presenta una riduzione della massa del 37% rispetto al componente originale, con un incremento medio delle rigidezze pari al 46%. Esso sarà perfettamente sostituibile al componente commerciale corrispondente, senza effettuare modifiche di alcun tipo al veicolo.
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Chiurchiu, Pier Paolo. "Analisi Convessa in Spazi Vettoriali Topologici e Ottimizzazione." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2014. http://amslaurea.unibo.it/7716/.
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Questa tesi presenta alcuni aspetti dell'analisi convessa, in spazi vettoriali topologici, indirizzati allo studio di problemi generali di minimizzazione. Dai risultati geometrici dei teoremi di Hahn-Banach, attraverso la descrizione di proprietà fondamentali delle funzioni convesse e del sottodifferenziale, viene descritta la dualità di Fenchel-Moreau, e poi applicata a problemi generali di Ottimizzazione convessa, sotto forma prima di problema primale-duale, e poi come rapporto tra i punti di sella della Lagrangiana e le soluzioni della funzione da minimizzare.