Un guscio vertebrale in meta-biomateriale auxetico chirale

Il lavoro si focalizza sulla progettazione, simulazione, prototipazione e convalida sperimentale di un’innovativa struttura a guscio in metamateriale auxetico chirale, realizzata in lega di titanio in stampa 3D. La struttura presenta una morfologia simile a quella delle ossa vertebrali corticali umane e un valore del coefficiente di Poisson negativo. Mediante un sistema di correlazione digitale di immagini (stereo-DIC), il lavoro misura il campo di spostamento e di deformazione del metamateriale sottoposto ad una prova di compressione quasi-statica, e confronta i risultati con quelli ottenuti da un modello 3D agli elementi finiti della struttura. La microstruttura della superficie del prototipo è stata analizzata utilizzando un microscopio elettronico a scansione SEM. L’architettura di metamateriale proposta si distingue per un elevato comportamento auxetico, rimane elastica fino ad uno schiacciamento della struttura del 3%, e si caratterizza per una rigidezza simile a quella dell’osso vertebrale umano.