Per Prototipazione Rapida (Rapid Prototyping) si intende la realizzazione in poco tempo di un prototipo con costi molto contenuti.

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1 La Prototipazione Rapida Per Prototipazione Rapida (Rapid Prototyping) si intende la realizzazione in poco tempo di un prototipo con costi molto contenuti. Un prototipo può essere usato per: o Verifiche di stile o Prove funzionali o Prove di montaggio

2 La Prototipazione Rapida Prototipi Prototipi Prototipi Prototipi concettuali funzionali tecnici pre-serie Obiettivi Analisi della Vlt Valutazione forma Prove prestazioni del funzionali prodotto Verifica montaggio Ottimizzazione Ottimizzazione Analisi difficoltà tecnologiche del prodotto per la forma delle tecnologie di fabbricazione Valutazione finale del prodotto Materiale Qualsiasi Simile Molto simile Definitivo Tecnologia Non considerata Non considerata Simileil Simileil

3 Ciclo di Prototipazione

4 Caratteristiche generale di un sistema RP Un qualsiasi sistema di Prototipazione Rapida presenta i seguenti elementi fondamentali: o Un sistema di programmazione e controllo o Un software di gestione o Un sistema di deposizione/trattamento o Una camera di costruzione o Un sistema di supporto

5 Classificazione dei processi RP Tecniche RP Polvere Liquido Solido 1 Componente 1 Componente + legante Stampa a getto Fotopolimerizzazione Incollaggio Estrusione Selective Laser Scanning 3 D Dimensional Printing Multi Jet Modelling Lampade UV Laminate object manfacturing Fused Deposition Modelling Ballistic Particle Manufacturing Solid Ground Curing Sanders Prototype Laser Stereolitografia

6 Confronto tra RP e sistemi tradizionali

7 Processi per la Protipazione Rapida Stereolitografia (SLA) Solid ground curing (SGC) Selective Laser Sintering (SLS) Laminated Object Manufacture (LOM) Multi jet modelling Sanders Prototype inc Fused Deposition Modelling (FDM)

8 Stereolitografia (1/5) Consiste nella fotopolimerizzazione di una resina liquida mediante raggi ultravioletti emessi da una sorgente laser.

9 1) Deposizione dei supporti sull elevatore/porta-pezzo; 2) Deposizione del primo strato di fotopolimero sul supporto e sua polimerizzazione con il fascio Laser; 3) Si abbassa l elevatore di uno spessore pari ad una sezione finchè non si ha il completo ricoprimento della sezione precedente; 4) Si polimerizzazione con il Laser il nuovo strato, si ripetono le operazioni al punto 3 e 4 fino al completamento del pezzo; 5) Si esegue un post trattamento del pezzo in un forno a temperatura controllata per la completa polimerizzazione; 6) Si eseguono delle operazioni di 6) Si eseguono delle operazioni di pulizia e di finitura. Stereolitografia (2/5)

10 Stereolitografia (3/5) Materiali utilizzati: sono fotopolimeri i speciali che devono avere le seguenti caratteristiche: o Elevata reattività ità o Viscosità (bassa elevati ritiri, alta ritiri ridotti) o Limitata it t volatilità e tossicità ità o Basso ritiro o Buone proprietà meccaniche

11 Stereolitografia (4/5) Parametri legati alla macchina: Parametri di processo o Potenza del laser; o Spot del laser; o Elevatore; o Ricoprimento; o Spessore dello strato; o Velocità di scansione; o Strategia di scansione; o Hatch; o Compensazione.

12 Stereolitografia (5/5) Difetti Inconvenienti o Distorsioni; o Swelling. o Generazione dei supporti; o Post trattamento.

13 Solid ground curing (SGC) (1/5) Consiste nella fotopolimerizzazione di una resina liquidaid con una lampada a raggi ultravioletti.

14 Solid ground curing (SGC) (2/5) 1) Deposizione di un primo strato di fotopolimero sull elevatore/porta- pezzo; 2) Su di una lastra di vetro viene creata una maschera; 3) Una lampada UV realizza la polimerizzazione del fotopolimero lasciato esposto ai raggi UV dalla maschera; 4) Si elimina la resina in eccesso mediante aspirazione; 5) Si deposita una cera liquida, nella sezione creata, che viene solidificata mediante una piastra fredda; si elimina la cerain eccesso; 6) Si abbassa l elevatore di uno spessore pari ad una sezione e si ripete il processo dal punto 1 fino al completamento del pezzo.

15 Solid ground curing (SGC) (3/5) Materiali utilizzati: o Polimeri ad elevata viscosità per avere bassi ritiri, in genere a base acrilica; o Cera per il riempimento di zone interne.

16 Solid ground curing (SGC) (4/5) Vantaggi rispetto alla stereolitografia o Assenza dei supporti; o Solidificazione contemporanea delle sezione; o Assenza del post trattamento; o Sorgente per la polimerizzazione meno costosa; o Spessori più uniformi.

17 Solid ground curing (SGC) (5/5) Inconvenienti o Divergenza delle radiazioni UV o Dimensioni costanti del blocco di cera o Cera inquinata dal fotopolimero o Possibilità di presenza di bolle d aria

18 Selective laser sintering (SLS) (1/5) Consiste nella sinterizzazione di una polvere precompressa mediante una sorgente laser.

19 Selective laser sintering g( (SLS) (2/5) 1) Deposizione di un primo strato di polvere sull elevatore/porta-pezzo in una camera a temperatura prossima alla Tf; 2) Un fascio Laser fonde la polvere su di un percorso prestanilito e consente alle stesse solidificando di legarsi fra loro; 3) L elevatore si abbassa con uno spostamento pari allo spessore dello strato elementare permettendo ad uno strato di polvere di ricoprire la sezione precedente realizzata. Un sistema di livellamentoll garantisce la planarità del ricoprimento, si ripetono le fasi 2 e 3 fino al completamento del pezzo; 4) Si estrae il pezzo finitoit dalla polvere a temperatura ambiente; 5) Si elimina la polvere in eccesso e si effettua una finitura superficiale usando resine per verniciatura.

20 Selective laser sintering (SLS) (3/5) Materiali utilizzati o Cere per microfusioni; o Policarbonato; o Nylon; o Nylon caricato vetro; o Metallo; o True Forma (speciali resine termoplastiche brevettate).

21 Selective laser sintering (SLS) (4/5) Vantaggi Inconvenienti o Materiali atossici. o Porosità superficiale, finitura superficiale. o Pulizia dalle polveri residue.

22 Processi Speciali (SLS) Rapid tooling (5/5) 1. Deposizione di un primo strato di polvere metallica rivestita sull elevatore/porta-pezzo in una camera a temperatura prossima alla Tf; 2. Un fascio Laser, muovendosi lungo un percorso prestabilito, fonde, in queste zone, il rivestimento della polvere metallica e consente alle particelle metalliche di legarsi fra loro; 3. L elevatore si abbassa con uno spostamento pari allo spessore dello strato t elementare permettendo ad uno strato t di polvere metallica di ricoprire la sezione precedente realizzata. Un sistema di livellamento garantisce la planarità del ricoprimento, si ripetono le fasi 2 e 3 fino al completamento t del pezzo (green part); 4. Si estrae il pezzo finito dalla polvere solo a temperatura ambiente ed essendo molto poroso e fragile si infiltra con resina epossidica (brown part); 5. Si pone la brown part in un forno dove, ad opportuna temperatura, si elimina la resina e si infiltra rame ottenendo il pezzo finale (red part); 6. Si eseguono le operazioni di finitura.

23 Laminated Object Manufacture (LOM) (1/2) Consiste nel taglio e nella deposizione di fogli di carta opportunamente impregnati con un collante.

24 Laminated Object Manufacture (LOM) (2/2) 1) Trascinamento e posizionamento del foglio di carta sul supporto; 2) Incollaggio del foglio al supporto con un rullo caldo; 3) Taglio della sezione, secondo il disegno, con un fascio laser; 4) Si abbassa il supporto dello spessore di un foglio e si posizione e si taglio un nuovo foglio; si procede con questa procedura fino a completare il pezzo; 5) Rimozione degli sfridi di carta e ) g finitura con verniciatura.

25 Sanders prototype inc.(plottaggio tridimensionale) 1. E l evoluzione di un plotter a getto di inchiostro con l aggiunta dell asse Z e con la sostituzione dell inchiostro con polimero termoplastico. 2. L oggetto, come in tutti i sistemi RP viene costruito in una piattaforma che scende di una quantità pari allo spessore di uno strato dopo la deposizione del materiale 3. Il processo impiega due testine a getto movimentate nel piano X-Y: la prima deposita il materiale termoplastico di costruzione e la seconda la cera di supporto.

26 Multi jet modelling (1/2) I modelli vengono generati impiegando una tecnica simile a quella della stampa a getto di inchiostro, aggiungendo però la terza dimensione ottenuta attraverso lo spostamento lungo l asse Z della piattaforma di lavoro. Il cuore del sistema è costituito da una testina stampante a 96 ugelli indipendenti tra loro che eiettano, quando richiesto, un termoplastico liquefatto appena la testa inizia a muoversi avanti e indietro per procedere alla costruzione della parte. Il materiale rilasciato dagli ugelli solidifica e aderisce con il precedente strato.

27 Multi jet modelling (2/2) 1) Posizionamento della testa sopra la piattaforma di lavoro; 2) Generazione del primo strato di materiale in direzione X; 3) La piattaforma si riposiziona sull asse Y e la testina continua a muoversi sull asse X per completare lo strato; 4) La piattaforma viene abbassata e si deposita un nuovo strato fino al completamento del modello; 5) Alla fine del processo si passa all eliminazione dei supporti e il modello può essere immediatamente utilizzato.

28 Fused Deposition Modelling (FDM) (1/3) Consiste nella deposizione di un materiale termoplastico con un processo di estrusione mediante ugelli di piccole dimensioni.

29 Fused Deposition Modelling (FDM) (2/3) 1) Deposizione i sull elevatore/porta l t pezzo di uno strato di supporto 2) Deposizione secondo un percorso predefinito di linee, di spessore definito, di materiale base; 3) Spostamento del portapezzo p di una sezione; 4) Si procede con la deposizione di materiuale di supporto o di materiale base fino al completamento del pezzo; 5) P li i l li i i d l 5) Pulizia con l eliminazione del supporto ed eventalmente una finitura con verniciatura.

30 Fused Deposition Modelling (FDM) (3/3) Materiali utilizzati o Cere per microfusioni; o Poliammide; o ABS; o Elastomeri.

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