Comportamento meccanico di interfacce bio-inspirate realizzate mediante additive manufacturing

The present work reports the preliminary results of an experimental campaign devoted to the analysis of fracture in adhesive bonded Double Cantilever Beam (DCB) specimens with nylon substrates. The substrates, which have been obtained using additive manufacturing, embed sub-surface channels with circular or square cross-section. This strategy allows to mimic the crack trapping effect already observed in a multitude of biological materials, and which is originated by the spatial modulation of the driving force. Through mechanical testing and high resolution imaging of the crack front, it is demonstrated that the channels induce a serration in the global load-displacement response and an increase in the dissipated energy with respect to bulk samples. The fluctuations are related to the sequential storage and sudden release of elastic energy, and depend on the geometry of the channels as well as on the specimen thickness.

In questo lavoro sono presentati i risultati preliminari di una campagna di prove sperimentali eseguita su giunti incollati Double Cantilever Beam (DCB) con substrati in nylon. I substrati, ottenuti utilizzando la produzione additiva, presentano delle strutture sub-superficiali realizzate tramite una serie fori a sezione circolare e quadrata. La presenza dei fori consente di replicare il meccanismo di crack trapping, già osservato in numerosi materiali biologici, attraverso la modulazione dell’energia di rilascio. Mediante prove meccaniche e osservazioni del fronte di propagazione, effettuate con un sistema di acquisizione di immagini ad alta risoluzione, viene dimostrato che i fori inducono delle fluttuazioni di carico a cui corrisponde un aumento di energia dissipata. Le fluttuazioni sono legate all’immagazzinamento e al successivo rilascio instabile di energia elastica, e dipendono dalla geometria dei fori e dallo spessore dei substrati.