3D Printed PEI Cellular Materials: Mechanics, Performances and Piezoresistive Properties

The research activity aims to evaluate the mechanical and multiphysics properties of cellular materials in polyetherimide obtained through additive manufacturing. An extensive literature review on polyetherimide and its composites drives research on this polymer, demonstrating the relevance and importance of the study undertaken. The research activity proposes the 3D printing of cellular structures by fused filament fabrication technology and studies their mechanical performances by comparing them with the literature. Subsequently, the study of the mechanics of the material obtained with this type of 3D printing is faced and exploited to predict the mechanical behaviour through numerical simulations of the printed structures. The numerical results are therefore compared with the experimental results previously obtained. The research activity concludes by enriching the work by introducing numerical modelling of the piezoresistive behaviour of composite structures in polyetherimide based on the previous one. The multiphysics model allows us to evaluate the piezoresistivity of these cellular structures and discuss possible improvements to be made. In conclusion, cellular structures in polyetherimide composite are 3D printed and a comparison of the numerical and experimental results in terms of mechanical performance and piezoresistivity is addressed.

L'attività di ricerca ha l'obiettivo di valutare le potenzialità meccaniche e multifisiche di materiali cellulari in polietereimmide ottenuti tramite manifattura additiva. Un'estesa ricerca in letteratura sulla polietereimmide e sui suoi compositi indroduce l'attività di ricerca su questo polimero a dimostrazione dell'attualità e dell'importanza dello studio intrapreso. L'attività di ricerca propone la stampa 3D di strutture cellulari tramite tecnologia a deposizione di filamento fuso e ne studia le loro prestazioni meccaniche confrontandole con la letteratura. Successivamente, lo studio della meccanica del materiale ottenuto con questa tipologia di stampa viene affrontata e sfruttata per predire il comportamento meccanico tramite simulazioni numeriche delle strutture stampate. I risultati numerici vengono pertanto confrontati con i risultati sperimentali ottenuti in precedenza. L'attività di ricerca si conclude arricchendo il lavoro con l'introduzione di una modellazione numerica del comportamento piezoresistivo di strutture composite in polietereimmide sulla base del precedente. Il modello multifisico permette di valutare le potenzialità piezoresistive di queste strutture cellulari e discutere sulle possibili migliorie da apportare. In conclusione, strutture cellulari in composito di polietereimminide vengo stampate e un confronto dei risultati numerici e sperimentali in termini di prestazioni meccaniche e piezoresistività viene affrontato.