Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Titolo
Evaluation of the Thermomechanical Properties of a PPA–CF Composite produced by Extrusion for Additive Manufacturing
Dipartimento
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
MATERIALS AND NANOTECHNOLOGY
Parole chiave
- additive manufacturing
- composite materials
- polyphthalamide - carbon fiber
- thermomechanical properties
Data inizio appello
03/06/2026
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
03/06/2029
Riassunto (Inglese)
This thesis investigates the thermo-mechanical behavior of a carbon fiber reinforced polyphthalamide (PPA-CF) composite manufactured via Fused Filament Fabrication (FFF). The study aims to clarify how 3D printing process parameters affect the material's internal structure and overall performance.
The experimental design focuses on the combined effects of two key printing variables: deposition strategy (concentric vs. rectilinear infill patterns) and nozzle diameter (0.4 mm vs. 0.6 mm).
These parameters yielded four distinct printing configurations. To evaluate their impact, a comprehensive characterization campaign was conducted. This included mechanical testing (tensile, flexural, and impact), thermomechanical analysis (Heat Deflection Temperature - HDT), thermal evaluation (DSC), and microstructural investigation (SEM). Additionally, density, crystallinity, and water absorption were analyzed.
The findings reveal that the composite's performance is highly dependent on the chosen printing parameters, particularly regarding interlayer adhesion, porosity, and anisotropic behavior. Ultimately, this research enhances the understanding of the process-structure-property relationship, providing crucial insights to optimize printing strategies and improve the reliability of high-performance additive manufacturing components.
Riassunto (Italiano)
Questo lavoro di tesi analizza il comportamento termo-meccanico di un composito in poliftalamide rinforzata con fibra di carbonio (PPA-CF), prodotto tramite modellazione a deposizione fusa (FFF). L'obiettivo principale è comprendere come i parametri di stampa influenzino la struttura interna e le proprietà finali del materiale. La ricerca si concentra su due variabili chiave: strategia di deposizione (pattern di riempimento concentrico e rettilineo) e diametro dell'ugello (0,4 mm e 0,6 mm).
Dalla combinazione di questi parametri sono state generate quattro diverse configurazioni di stampa. La caratterizzazione del materiale ha previsto un'ampia campagna sperimentale: prove meccaniche (trazione, flessione, impatto), test termo-meccanici (temperatura di inflessione sotto carico - HDT), analisi termiche (DSC), indagini microstrutturali (SEM), oltre a misurazioni di densità, cristallinità e assorbimento d'acqua.
I risultati dimostrano che le prestazioni del composito dipendono fortemente dai parametri di stampa selezionati, specialmente in termini di porosità, anisotropia e adesione tra gli strati. Lo studio offre quindi preziose linee guida per ottimizzare i processi di stampa 3D e migliorare l'affidabilità di componenti strutturali ad alte prestazioni.
