Name: Caratterizzazione dei metamateriali elastici dissipativi prodotti dalla produzione additiva (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-06-28T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: Esplora le proprietà viscoelastiche dei polimeri prodotti con manifattura additiva e il loro impatto sulla dinamica dei metamateriali elastici. Questo protocollo combina analisi ultrasonica e modellazione numerica per migliorare il controllo delle onde.

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<meta charset="utf8"></head><body>Caratterizzazione delle proprietà viscoelastiche dei metamateriali polimerici stampati in 3D

<ol><li>Lodge, T. P., Hiemenz, P. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLodge%2C+TP+%22Polymer+Chemistry.+Third+edition%22">Polymer Chemistry. Third edition</a>. , CRC Press. Boca Raton. (2020).</li>
<li>Lakes, R. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLakes%2C+RS+%22Viscoelastic+Solids%22">Viscoelastic Solids</a>. (1998), CRC Press. Boca Raton. (2017).</li>
<li>Manconi, E., Mace, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+the+loss+factor+of+viscoelastic+laminated+panels+from+finite+element+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">Estimation of the loss factor of viscoelastic laminated panels from finite element analysis.</a> J Sound Vib. 329 (19), 3928-3939 (2010).</li>
<li>Moiseyenko, R. P., Laude, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Material+loss+influence+on+the+complex+band+structure+and+group+velocity+in+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+B%22%5BJournal%5D)">Material loss influence on the complex band structure and group velocity in phononic crystals.</a> Phys Rev B. 83 (6), 064301(2011).</li>
<li>Frazier, M. J., Hussein, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscous-to-viscoelastic+transition+in+phononic+crystal+and+metamaterial+band+structures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">Viscous-to-viscoelastic transition in phononic crystal and metamaterial band structures.</a> J Acoust Soc Am. 138 (5), 3169-3180 (2015).</li>
<li>Krushynska, A. O., Kouznetsova, V. G., Geers, M. G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visco-elastic+effects+on+wave+dispersion+in+three-phase+acoustic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mech+Phys+Solids%22%5BJournal%5D)">Visco-elastic effects on wave dispersion in three-phase acoustic metamaterials.</a> J Mech Phys Solids. 96, 29-47 (2016).</li>
<li>Krushynska, A. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissipative+dynamics+of+polymer+phononic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Dissipative dynamics of polymer phononic materials.</a> Adv Funct Mater. 31 (30), 2103424(2021).</li>
<li>Merheb, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+and+viscoelastic+effects+in+rubber%2Fair+acoustic+band+gap+structures%3A+A+theoretical+and+experimental+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Elastic and viscoelastic effects in rubber/air acoustic band gap structures: A theoretical and experimental study.</a> J Appl Phys. 104 (6), 064913(2008).</li>
<li>Krushynska, A. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+topics+in+nanophononics+and+elastic%2C+acoustic%2C+and+mechanical+metamaterials%3A+an+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Nanophotonics%22%5BJournal%5D)">Emerging topics in nanophononics and elastic, acoustic, and mechanical metamaterials: an overview.</a> Nanophotonics. 12 (4), 659-686 (2023).</li>
<li>Renaud, F., Dion, J. -L., Chevallier, G., Tawfiq, I., Lemaire, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+identification+method+of+viscoelastic+behavior%3A+Application+to+the+generalized+Maxwell+model%5BTitle%5D)+AND+%22Mech+Syst+Signal+Process%22%5BJournal%5D)">A new identification method of viscoelastic behavior: Application to the generalized Maxwell model.</a> Mech Syst Signal Process. 25 (3), 991-1010 (2011).</li>
<li>Lewandowski, R., Chorążyczewski, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+the+parameters+of+the+Kelvin-Voigt+and+the+Maxwell+fractional+models%2C+used+to+modeling+of+viscoelastic+dampers%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Struct%22%5BJournal%5D)">Identification of the parameters of the Kelvin-Voigt and the Maxwell fractional models, used to modeling of viscoelastic dampers.</a> Comput Struct. 88 (1-2), 1-17 (2010).</li>
<li>Lewińska, M. A., Kouznetsova, V. G., van Dommelen, J. A. W., Krushynska, A. O., Geers, M. G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+attenuation+performance+of+locally+resonant+acoustic+metamaterials+based+on+generalised+viscoelastic+modelling%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Solids+Struct%22%5BJournal%5D)">The attenuation performance of locally resonant acoustic metamaterials based on generalised viscoelastic modelling.</a> Int J Solids Struct. 126-127, 163-174 (2017).</li>
<li>Lee, D., Kim, M., Rho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+finite+element+method+towards+acoustic+phononic+crystals+by+weak+formulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Condens+Matter%22%5BJournal%5D)">A finite element method towards acoustic phononic crystals by weak formulation.</a> J Phys Condens Matter. 31 (37), 375901(2019).</li>
<li>Langer, P., Maeder, M., Guist, C., Krause, M., Marburg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((More+than+six+elements+per+wavelength%3A+The+practical+use+of+structural+finite+element+models+and+their+accuracy+in+comparison+with+experimental+results%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comput+Acoust%22%5BJournal%5D)">More than six elements per wavelength: The practical use of structural finite element models and their accuracy in comparison with experimental results.</a> J Comput Acoust. 25 (04), 1750025(2017).</li>
<li>Poggetto, V. F. D., Serpa, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+wave+band+gaps+in+a+three-dimensional+periodic+metamaterial+using+the+plane+wave+expansion+method%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mech+Sci%22%5BJournal%5D)">Elastic wave band gaps in a three-dimensional periodic metamaterial using the plane wave expansion method.</a> Int J Mech Sci. 184, 105841(2020).</li>
<li>de Oliveira, V. B. S., Schalcher, L. F. C., dos Santos, J. M. C., Miranda Jr, E. J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wave+attenuation+in+1-D+viscoelastic+phononic+crystal+rods+using+different+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Res%22%5BJournal%5D)">Wave attenuation in 1-D viscoelastic phononic crystal rods using different polymers.</a> Mater Res. 26, 10.1590/1980-5373-mr-2022-0534 (2023).</li>
<li>Xiao, Y., Wen, J., Wen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadband+locally+resonant+beams+containing+multiple+periodic+arrays+of+attached+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Lett+A%22%5BJournal%5D)">Broadband locally resonant beams containing multiple periodic arrays of attached resonators.</a> Phys Lett A. 376 (16), 1384-1390 (2012).</li>
<li>Kulpe, J. A., Sabra, K. G., Leamy, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bloch-wave+expansion+technique+for+predicting+wave+reflection+and+transmission+in+two-dimensional+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">Bloch-wave expansion technique for predicting wave reflection and transmission in two-dimensional phononic crystals.</a> J Acoust Soc Am. 135 (4), 1808-1819 (2014).</li>
<li>Guo, Z., Sheng, M., Pan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexural+wave+attenuation+in+a+sandwich+beam+with+viscoelastic+periodic+cores%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">Flexural wave attenuation in a sandwich beam with viscoelastic periodic cores.</a> J Sound Vib. 400, 227-247 (2017).</li>
<li>Valiya Valappil, S., Krushynska, A. O., Aragón, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analytical+characterization+of+the+dynamic+response+of+viscoelastic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Mater+Sci%22%5BJournal%5D)">Analytical characterization of the dynamic response of viscoelastic metamaterials.</a> Comput Mater Sci. 229, 112385(2023).</li>
<li>Shi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+element+method+for+band-structure+calculations+of+3D+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+D+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Spectral element method for band-structure calculations of 3D phononic crystals.</a> J Phys D Appl Phys. 49 (45), 455102(2016).</li>
<li>Matlack, K. H., Bauhofer, A., Krödel, S., Palermo, A., Daraio, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composite+3D-printed+metastructures+for+low-frequency+and+broadband+vibration+absorption%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Composite 3D-printed metastructures for low-frequency and broadband vibration absorption.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (30), 8386-8390 (2016).</li>
<li>Van Belle, L., Claeys, C., Deckers, E., Desmet, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+impact+of+damping+on+the+dispersion+curves+of+a+locally+resonant+metamaterial%3A+Modelling+and+experimental+validation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">On the impact of damping on the dispersion curves of a locally resonant metamaterial: Modelling and experimental validation.</a> J Sound Vib. 409, 1-23 (2017).</li>
<li>D'Alessandro, L., Krushynska, A. O., Ardito, R., Pugno, N. M., Corigliano, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+design+strategy+to+match+the+band+gap+of+periodic+and+aperiodic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">A design strategy to match the band gap of periodic and aperiodic metamaterials.</a> Sci Rep. 10 (1), 16403(2020).</li>
<li>Theobald, P., Zeqiri, B., Avison, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Couplants+and+their+influence+on+AE+sensor+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Emiss%22%5BJournal%5D)">Couplants and their influence on AE sensor sensitivity.</a> J Acoust Emiss. 26, 91-97 (2008).</li>
<li>Samykano, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+property+of+FDM+printed+ABS%3A+influence+of+printing+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Adv+Manuf+Technol%22%5BJournal%5D)">Mechanical property of FDM printed ABS: influence of printing parameters.</a> Int J Adv Manuf Technol. 102 (9-12), 2779-2796 (2019).</li>
<li>Hussein, M. I., Leamy, M. J., Ruzzene, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+Phononic+Materials+and+Structures%3A+Historical+Origins%2C+Recent+Progress%2C+and+Future+Outlook%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Mech+Rev%22%5BJournal%5D)">Dynamics of Phononic Materials and Structures: Historical Origins, Recent Progress, and Future Outlook.</a> Appl Mech Rev. 66 (4), 040802(2014).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Acrilonitrile Butadiene stirene&nbsp;( ABS)</td><td>BASF</td><td>https://www.xometry.com/resources/3d-printing/abs-3d-printing-filament/</td> <td>Temperatura di stampa: 225-245 &deg; C</td></tr><tr><td>COMSOL Multiphysics 6.0</td><td>COMSOL</td><td>https://www.comsol.com/product-download/6.0</td> Sistema DAQ <td>software agli elementi finiti</td></tr><tr><td>per DIC</td><td>Dantec Dynamics</td><td>https://www.dantecdynamics.com/components/daq-controllers/</td><td></td></tr> <tr><td>Discovery DSC 25</td><td>TA Instruments</td><td>https://www.tainstruments.com/dsc-25/</td> <td>Software: Trios; Pan: Alluminio</td></tr><tr><td>DMA 8000</td><td>Perkin Elmer</td><td>https://www.perkinelmer.com/product/dma-8000-analyzer-qtz-window-ssti-clamp-n5330101</td><td>Software: PerkinElmer</td></tr><tr><td>DN2.813-04 Spectrum hybridNetbox</td><td>Spectrum Strumentazione</td><td>https://spectrum-instrumentation.com/products/details/DN2813-04.php</td><td>generatore di segnale e digitalizzatore a 4 canali; Software utilizzato: SBench6</td></tr><tr><td>Stampante 3D FDM Ultimaker 3.0</td><td>Ultimaker</td><td>https://ultimaker.com/3d-printers/s-series/ultimaker-s3/</td> <td>Affettatrice: Ultimaker Cura</td></tr><tr><td>Unità laser Polytec OFV 534</td><td>Polytec GmbH</td><td>https://www.polytec.com/eu/vibrometry/products</td><td>Laser e testa laser, come set</td></tr><tr><td>Controllore vibrometrico Polytec OFV-5000</td><td>Polytec GmbH</td><td>https://www.polytec.com/eu/vibrometry/products</td><td>Regolatore LDV</td></tr><tr><td>Amplificatore di potenza Tipo 2718</td><td>Bruel & Kjaer</td><td>https://www.bksv.com/en/instruments/vibration-testing-equipment/vibration-amplifiers/exciters/power-amplifier-type-2718</td><td>Capacità di uscita di 75 VA</td></tr><tr><td>PRYY-0110</td><td>PI Dischi</td> piezoelettrici in ceramica <td>https://www.piceramic.com/en/products/piezoceramic-components/disks-rods-and-cylinders/piezoelectric-discs-1206710</td><td>a base ceramica, schermati in Ag</td></tr><tr><td>Q400 DIC</td><td>Limess Messtechnik & Software GmbH</td><td>https://www.limess.com/en/products/q400-digital-image-correlation</td><td>Software: Istra4D</td></tr><tr><td>Thermogravimetric Discovery TGA 550</td><td>TA Instruments</td><td>https://www.tainstruments.com/tga-550/</td> <td>Software: Trios; Piatto: Alluminio</td></tr><tr><td>UniVert 1kN Macchina per prove di trazione</td><td>Prove su biomateriali su scala cellulare</td><td>https://www.cellscale.com/products/univert/</td> <td>Software: UniVert; capacità della cella di carico: 1 kN</td></tr><tr><td>WMA-300 Amplificatore ad alta tensione ad alta velocità</td><td>Falco Systems</td><td>https://www.falco-systems.com/High_voltage_amplifier_WMA-300.html</td><td>un'amplificazione 50x fino a +150 V e -150 V rispetto a terra</td></tr></tbody></table>

caratterizzazione dei metamateriali elastici dissipativi prodotti dalla produzione additiva 

Characterizing Dissipative Elastic Metamaterials Produced by Additive Manufacturing

Il protocollo descritto è illustrato dalla produzione e caratterizzazione di campioni di ossa e metamateriali in acrilonitrile butadiene stirene (ABS). Le geometrie dei campioni sono le seguenti. Le dimensioni dei campioni a forma di osso di cane per le prove di trazione seguono la designazione D638-14. La struttura del metamateriale rappresenta un analogo continuo di un modello unidimensionale massa-molla (File Supplementare 1) che è composto da 10 dischi di raggio 7 mm e 2 mm di spessore situati periodicamente a 20 mm, che sono uniti da sottili travi di sezione quadrata 2 mm x 2 mm. Il file STL per la struttura dog-bone utilizzato per le prove di trazione può essere trovato nel File Supplementare 2.
Stampa 3D di campioni di polimero Le fasi della sezione 1 vengono seguite per produrre il metamateriale e i campioni a forma di osso utilizzando una stampante 3D FDM a due ugelli. Nel software dell'affettatrice, il filamento di acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS) è assegnato all'ugello 1, mentre l'ugello 2 è spento poiché i campioni sono prodotti da un unico materiale senza supporto. Vengono utilizzate le seguenti impostazioni di stampa: densità di riempimento del 100%, modello di riempimento lineare con altezza dello strato di 0,2 mm, temperatura dell'ugello di 245 °C, temperatura del letto di 100 °C, velocità di stampa di 40 mm/s e velocità della ventola del 3%. Le geometrie affettate sono mostrate nella Figura 1A. Per mantenere le parti fissate durante il processo di stampa, viene applicato un sottile strato di colla sulla superficie del piano di stampa. Una volta terminata la stampa (Figura 1B), le strutture stampate in 3D vengono rimosse dopo che il letto di stampa si è raffreddato a temperatura ambiente. I campioni finali stampati in 3D sono mostrati nella Figura 1C.
TGA e DSC La TGA del polimero ABS indica un processo di decomposizione a stadio singolo, vedi Figura 2A. La temperatura di inizio della decomposizione misurata è di 390 °C, con la decomposizione completa che avviene a circa 420 °C. Si osserva una perdita di peso del 5% del campione di prova corrispondente a 363,6 °C, che è servita come limite superiore di temperatura per il test DSC. I risultati del DTG rivelano un picco di decomposizione a 404,5 °C. La Figura 2B mostra i risultati del test DSC eseguito in un intervallo di temperatura compreso tra 40 °C e 270 °C, indicando una temperatura di transizione vetrosa (Tg) di 100,4 °C e una temperatura di fusione (Tm) di 216,5 °C.
DMA La temperatura di transizione vetrosa (Tg) del DSC funge da limite superiore di temperatura per il test DMA seguendo l'obiettivo di questo lavoro di caratterizzare l'ABS a temperatura ambiente. Il DMA è stato eseguito utilizzando il DMA 8000, vedi Figura 3, su tre campioni, ciascuno di infill-pattern lineare allineato a 0° (tipo 1) e 45° (tipo 2) al riferimento <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq05.jpg" style="margin: auto;"> della stampante 3D. Viene impiegato uno sweep di frequenza da 0,1 a 100 Hz con temperature che variano tra 5 °C e 60 °C. La velocità di riscaldamento è stata regolata a 2 °C/min e la temperatura è stata aumentata con incrementi di 5 °C con una pausa isotermica di 5 minuti ad ogni passo. Le curve ottenute a 12 diverse temperature sono state spostate a una temperatura di riferimento di 25 °C utilizzando l'equazione di Williams-Landel-Ferry (WLF). I risultati conclusivi della sovrapposizione tempo-temperatura per campioni di tipo 1 e di tipo 2 (Figura 4) rivelano una linea piatta per il modulo di conservazione e il modulo di perdita nell'intervallo di frequenza da 10-7 a 108 Hz. Si osservano alcune deviazioni nel modulo di perdita e nel tan (δ) in alcuni punti della curva TTS.
Prove di trazione Le prove di trazione sono state condotte utilizzando una macchina a trazione finale (UTM), vedere la Figura 5, con una capacità di carico massima di 1 kN. I parametri di prova includevano una forza massima di 980 N e un tempo di rampa di 60 s. È stato impostato un tempo di recupero di 10 s e la macchina per prove di trazione ha registrato 10 punti dati per la forza al secondo. Le telecamere ad alta risoluzione di un sistema DIC hanno catturato 30 immagini per fotogramma e l'analisi è stata eseguita concentrandosi sulla regione ombreggiata identificata come poligono 1 nella Figura 6A. I valori medi di deformazione principale all'interno della regione ombreggiata sono 1,317 (deformazione a trazione) e -0,454 (deformazione a compressione). La Figura 6B mostra i risultati per il rapporto di Poisson, con un valore medio osservato di 0,37. La Figura 6C mostra i risultati per il modulo di Young, calcolato dalla pendenza della curva di scarico che mostra il recupero elastico, che produce un valore di 0,543 GPa.
Analisi agli elementi finiti 
La Figura 7A presenta la geometria di un metamateriale considerato per l'analisi della trasmissione, dove il "Piano di uscita" indica la sonda per misurare i segnali trasmessi. La curva di trasmissione numericamente stimata è mostrata nella Figura 7B, per uno spostamento di eccitazione fuori dal piano di 1 μm lungo <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq04.jpg" style="margin: auto;"> il piano incidente mostrato per il modello nella Figura 7A. Le cadute del livello di trasmissione superiori a 20 dB, mostrate da una regione ombreggiata, rappresentano bande proibite di frequenza a varie gamme di frequenza.
Prove di trasmissione pitch-catch 
La Figura 8 mostra la configurazione utilizzata per il test di trasmissione passo-cattura eseguito su un semplice analogo continuo 1D di un modello di molla di massa periodica realizzato in polimero ABS di uso comune (Figura 9A), utilizzando LDV senza contatto. La Figura 9B mostra i risultati del test di trasmissione pitch-catch nel dominio della frequenza per il campione di ABS stampato in 3D identico a quello mostrato nella Figura 7A. Il disco piezoelettrico schermato con Ag a base ceramica con frequenza di risonanza radiale di 200 kHz (diametro 10 mm e spessore 0,2 mm) è stato utilizzato per applicare un segnale di scansione di frequenza spazzato da 4 kHz a 40 kHz. Il segnale trasmesso è stato acquisito alla decimacella unitaria dal lato di eccitazione. I dati registrati nel dominio del tempo sono stati trasformati nel dominio della frequenza applicando la trasformata di Fourier veloce. I dati elaborati rivelano una caduta del segnale di oltre 20 dB a varie frequenze, indicando le bande proibite di frequenza evidenziate in blu nella Figura 9B.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig01.jpg"> 
Figura 1: Stampa 3D di campioni di polimero. (A) Geometria affettata nel software dell'affettatrice. (B) Processo di stampa 3D in corso. (C) Campione di ABS stampato in 3D per prove di trazione secondo lo standard ASTM D638. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig01large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig02.jpg"> 
Figura 2: Analisi termogravimetrica (TGA) e calorimetria differenziale a scansione (DSC). Risultati della caratterizzazione termica per il polimero ABS nei test (A) TGA e DTG e (B) DSC. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig02large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig03.jpg"> 
Figura 3: Analisi meccanica dinamica. (A) Strumento DMA e parti importanti. (B) Immagine della configurazione di prova a sbalzo singolo (senza campione). (C) Immagine di un campione bloccato nella configurazione di prova a sbalzo singolo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig03large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig04.jpg"> 
Figura 4: Risultati della sovrapposizione tempo-temperatura. Risultati TTS per polimeri ABS stampati in 3D con un modello di riempimento lineare allineato a 0° (tipo 1) e 45° (tipo 2) al riferimento <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq05.jpg" style="margin: auto;"> della stampante 3D: modulo di stoccaggio, modulo di perdita e tan(δ). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig04large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig05.jpg"> 
Figura 5: Configurazione delle prove di trazione. Schema della configurazione della prova di trazione, inclusa la macchina di trazione universale (UTM) accoppiata con una configurazione DIC. Viene inoltre mostrata una vista ingrandita del campione per evidenziare il motivo a macchie sul campione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig05large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig06.jpg"> 
Figura 6: Risultati della prova di trazione. (A) Immagine del campione di prova acquisita da entrambe le telecamere della configurazione DIC. Il poligono 1 è l'area considerata per i calcoli; Il campione è stato estratto da sinistra a destra. (B) Risultati per l'indice di Poisson. (C) Comportamento sforzo-deformazione dei campioni a forma di osso in ABS stampati in 3D (tipo 2) testati a 50 mm/min (Test 1) e 5 mm/min (Test 2). I test sono stati effettuati su quattro campioni. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig06large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig07v2.jpg"> 
Figura 7: Analisi agli elementi finiti. (A) un modello geometrico per calcoli numerici della trasmissione; ax è la dimensione unitaria della cella, d è il diametro del disco e PML sta per strato perfettamente abbinato. (B) Risultati numerici per i calcoli di trasmissione, le regioni ombreggiate rappresentano la banda proibita di frequenza. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig07largev2.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig08.jpg"> 
Figura 8: Configurazione dell'esperimento di trasmissione pitch-catch. Configurazione di prova per esperimenti di trasmissione pitch-catch con un vibrometro laser Doppler senza contatto utilizzato per misurare le vibrazioni meccaniche trasmesse attraverso un campione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig08large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig09v2.jpg"> 
Figura 9: Risultati dell'esperimento di trasmissione pitch-catch. (A) Una foto della struttura del metamateriale della dimensione unitaria della cella ax = 20 mm con diametro del disco d = 14 mm testata nell'esperimento di trasmissione pitch-catch. Un disco piezoelettrico di frequenza di risonanza radiale di 200 kHz viene utilizzato per eccitare le vibrazioni strutturali e il nastro riflettente viene incollato per l'acquisizione in diversi punti (AP1, AP2, AP3, AP4 e AP5) della struttura. (B) Risultati sperimentali della prova di trasmissione pece-cattura. Le registrazioni dell'incidente e del segnale trasmesso sono state effettuate rispettivamente nel punto di eccitazione e nel punto di acquisizione 5 (AP5). Le regioni ombreggiate rappresentano la banda proibita di frequenza stimata sperimentalmente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig09largev2.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Configurazione del test</td>
			<td>Campioni di prova</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cantilever singolo</td>
			<td>La maggior parte dei campioni, ad eccezione delle pellicole sottili inferiori a 0,1 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Doppio cantilever</td>
			<td>Materiali relativamente morbidi se i dati del singolo cantilever sono rumorosi</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flessione a tre punti</td>
			<td>Campioni molto rigidi e di grandi dimensioni</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tensione</td>
			<td>Film molto sottili di spessore &lt;0,2 mm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabella 1: Configurazioni di prova adatte a diversi campioni di prova per DMA, classificate in base alla rigidità del campione.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Configurazioni di test</td>
			<td>Lunghezza (mm)</td>
			<td>Larghezza (mm)</td>
			<td>Spessore (mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cantilever singolo</td>
			<td>05–25</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.10–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Doppio cantilever</td>
			<td>25–45</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.10–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flessione a tre punti</td>
			<td>25–45</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.50–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tensione</td>
			<td>10–25</td>
			<td>04–10</td>
			<td>0.01–0.20</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabella 2: Dimensioni dei campioni di prova per diverse configurazioni di prova nella tecnica DMA.
File supplementare 1: file STL per struttura periodica 1D. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/1D%20Periodic%20Structure.zip" target="_blank">Clicca qui per scaricare questo file.</a>
File supplementare 2: File STL per la struttura dell'osso di cane utilizzato per le prove di trazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/Bone_Structure.zip" target="_blank">Clicca qui per scaricare questo file.</a>

Caratterizzazione dei metamateriali elastici dissipativi prodotti dalla produzione additiva 

Viscoelastic behavior can be beneficial in enhancing the unprecedented dynamics of polymer metamaterials or, in contrast, negatively impacting their wave ...

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