Design and development of an additive manufacturing prototype

La tecnologia additive manufacturing(AM) a partire dagli anni '80 è entrata fortemente nel mondo industriale e nella vita di tutti i giorni attraverso la realizzazione di applicazioni prima non possibili con le tradizionali tecnologie produttive. I suoi benefici sono stati quindi fortemente riconosciuti e lo sviluppo di questa tecnologia e dei suoi sotto processi è ancora in atto. Tra i vari processi AM quelli dedicati alla stampa di componenti metallico/ceramici sono di grande interesse anche se ancora oggi il loro utilizzo è fortemente limitato. Questo lavoro di tesi nasce all'interno di un progetto per lo sviluppo di un nuovo processo di AM basato sull'estrusione di un feedstock metallico/ceramico secondo i processi produttivi basati sull'uso di polveri. Questo processo propone di abbassare le barriere per la produzione di componenti metallico o ceramici in confronto ad altri processi AM basati sull'uso delle polveri. Durante la progettazione e sviluppo di un prototipo per AM sono state affrontate diverse tematiche tutte legate dalla comune appartenenza allo sviluppo dell'AM e alla sua affermazione in ambito industriale. L'intero processo di progettazione è realizzato con l'obiettivo di ottenere una macchina in grado di inserirsi in un ambiente industriale in rapida evoluzione con una serie di cambiamenti spesso raccolti sotto il nome di Industry 4.0. Viene proposta la progettazione meccatronica di una macchina AM con una soluzione progettuale personalizzata e mirata alle esigenze del nuovo processo produttivo qui proposto. Viene proposto un metodo stocastico per la valutazione della bontà dei metodi di calibrazione per robot applicati ai processi AM basati su estrusione. Viene sviluppato un algoritmo per la generazione delle traiettorie mirato ad una stampa ad estrusione costante in modo da minimizzare i problemi di overfill/underfill dei processi industriali basati su estrusione. Viene fatta un'analisi critica di industry 4.0 e dei cyber-physical systems al fine di integrare la digital chain delle macchine di AM all'interno degli ambienti industriali del prossimo futuro.