FABBRICAZIONE ADDITIVA: L ARTIGIANATO DEL FUTURO?

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1 FABBRICAZIONE ADDITIVA: L ARTIGIANATO DEL FUTURO? Prof. Ing. Monica Carfagni

2 Replicatore Star Trek

3 La Prototipazione Rapida è una tecnologia innovativa che consente la produzione di oggetti di geometria comunque complessa, a partire dalla definizione matematica dell oggetto realizzata su un modello CAD tridimensionale.

4 Si basa sulla considerazione che ogni oggetto è costituito da tante sezioni di spessore infinitesimo. Il prototipo viene così realizzato sezione dopo sezione, trasformando il problema da tridimensionale a bidimensionale. Creazione degli strati

5 Il Processo Generazione del modello CAD 3D dell oggetto desiderato Trasformazione dell oggetto CAD in un formato STL, compatibile con il software di gestione della macchina RP. L STL consiste in una rappresentazione semplificata della superficie interna ed esterna del pezzo tramite facce triangolari.

6 Il Processo Slicing: intersezione del modello con una serie di piani la cui normale è parallela alla direzione di costruzione, per ottenere le singole sezioni Invio del file dati con le coordinate dei punti delle singole sezioni al calcolatore di gestione della macchina Costruzione fisica del prototipo Eventuale post-trattamento

7 Le principali tecniche SLA: il prototipo viene generato in una vasca contenente un fotopolimero che solidifica quando viene esposto alla luce. FDM: il filamento di materiale passa attraverso l ugello della testa di estrusione che lo fonde e lo deposita sul piano in modo da generare il profilo della sezione FDM FDM

8 Le principali tecniche PolyJet: analogamente ad una stampante 2D a getto d inchiostro, la testina di stampa scivola avanti e indietro depositando uno strato di fotopolimero liquido che viene quindi polimerizzato da due lampade UV poste prima e dopo il carrello di stampa 3DP: un liquido a base di colla, eventualmente con aggiunta di colorante, viene spruzzato su uno strato di polveri

9 Le principali tecniche SLS: processo di sinterizzazione selettiva di particelle realizzata mediante un laser ad alta potenza EBM: fusione di polveri mediante un fascio di elettroni

10 RepRap La prima stampante 3D in kit di montaggio interamente open source e capace di replicare se stessa (oltre il 70%). Sul sito (www.reprap.org) sono disponibili le istruzioni per costruirla, il software per farla funzionare e le parti per costruirla (circa 500 euro).

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12 3Doodler

13 Il futuro Forse non esisteranno più le fabbriche di automobili ma: Ø Ø Il cliente entrerà in una cella di realtà virtuale, sceglierà il modello e lo adatterà alle proprie esigenze Il «concessionario» costruirà l auto utilizzando pezzi a magazzino e pezzi realizzati dalle proprie macchine PR, riducendo il magazzino e aumentando la flessibilità Una base su Marte: si possono utilizzare i materiali disponibili sul pianeta (ferro, silicio, ecc.) e costruire quanto necessario con macchine RP Oggetti biometrici: si possono replicare soluzioni che la natura ci presenta da milioni di anni ma li possiamo realizzare solo con macchine RP Nuovi materiali: combinando layer di materiali diversi con la forma desiderata. Es. materiali piezoelettrici Prototipazione con materiale organico!

14 Adesso La Prototipazione Rapida, tecnica inizialmente nata per la creazione di prototipi in plastica, grazie all enorme sviluppo di macchine e materiali, adesso può assumere una nuova denominazione: Fabbricazione Additiva «costruzione di un componente, a partire da un file CAD 3D, attraverso un processo che aggiunge materiale»

15 Fabbricazione additiva significa poter realizzare, mediante macchine di prototipazione rapida, la produzione definitiva, nel materiale finale direttamente dal modello matematico realizzato al CAD tridimensionale, senza l impiego di utensili e attrezzature Non occorre ovviamente sottolineare l importanza che questo strumento può rappresentare per la aziende produttrici di beni di largo consumo, in termini di riduzione del time to market Grazie al crescente numero di applicazioni, questa nuova metodologia sta progressivamente diventando una nuova realtà produttiva abbandonando definitivamente il concetto di tecnica del futuro a cui sinora era stata relegata Applicabile con successo soprattutto dove i volumi produttivi siano limitati o nelle produzioni personalizzate tipiche del settore biomedicale

16 I maggiori vantaggi possono essere conseguiti solamente se il prodotto viene progettato tenendo conto che verrà realizzato con la produzione rapida. Esempio: supporto con passacavi riprogettato per la Fabbricazione Additiva Soluzione tradizionale: 20 componenti Soluzione PR: unico componente

17 Centro servizi del PIN nato con lo scopo di fornire all utilizzatore finale un estesa serie di strumenti per la realizzazione delle proprie idee. Rapid Prototyping Reverse Engineering Casper ha inoltre come obiettivo quello di fornire un servizio completo alla clientela, che molto spesso ha bisogno di una progettazione dedicata al prodotto specifico. La sinergia tra laboratorio Casper e laboratorio SMIPP permette di seguire le aziende in tutte le fasi di sviluppo di un prodotto: dalla progettazione, all analisi e verifica strutturale e dinamica, impiegando i più avanzati programmi di calcolo.

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