Lezioni rielaborate Tecnologie Additive Manufacturing

TAM LEZIONI

Sommario

5/10/20 introduzione .............................................................................................................................. 4

Rapid manufacturing: ................................................................................................................................................................. 4

Rapid prototype: ......................................................................................................................................................................... 4

Rapid tooling: .............................................................................................................................................................................. 5

SLIDE 2: AM TECHNOLOGIES.................................................................................................................... 5

Tecnologia1 VAT FOTOPOLIMERIZZAZIONE o SLA: ............................................................................................. 5

PARAMETRI: ................................................................................................................................................................................ 6

Tecnologia2 MATERIAL EXTRUSION (FDM) ........................................................................................................ 8

PARAMETRI DI PROCESSO per FDM: ......................................................................................................................................... 8

STRATEGIE DELLA TOOLPATH (percorso del filamento): ............................................................................................................ 9

CASI PARTICOLARI: ..................................................................................................................................................................... 9

Tecnologia3 MATERIAL JETTING ..................................................................................................................... 10

Tecnologia4 BINDER JETTING .......................................................................................................................... 10

Tecnologia5 POWDER BED FUSION (PBF) ........................................................................................................ 11

SELECTIVE LASER SINTERING (SLS): (fusione parziale)............................................................................................................. 11

SELECTIVE LASER MELTING (SLM): (fusione totale) ................................................................................................................. 11

Marangoni effect ...................................................................................................................................................................... 12

METODI DI FABBRICAZIONE DELLE POLVERI: ........................................................................................................................... 13

1) gas atomization ..................................................................................................................................................................... 13

2) water atomization................................................................................................................................................................. 13

3) vacuum atomization ............................................................................................................................................................. 13

4) centrifugal atomization......................................................................................................................................................... 14

PARAMETRI DI PROCESSO SLM: ................................................................................................................................................ 14

STRATEGIE DI SCANSIONE: ........................................................................................................................................................ 15

ELECTRON BEAM MELTING (EBM) ........................................................................................................................................... 16

Pre-heating ................................................................................................................................................................................ 16

Tecnologia6 DIRECT ENERGY DEPOSITION (DED) ............................................................................................. 17

Tecnologia7 SHEET LAMINATION .................................................................................................................... 17

LOM ........................................................................................................................................................................................... 17

UAM .......................................................................................................................................................................................... 18

SLIDE 3 FASI DELL’ AM........................................................................................................................... 18

STEP1 CREAZIONE DEL MODELLO VIRTUALE .................................................................................................... 18

CAD ........................................................................................................................................................................................... 19

REVERSE ENGINEERING (R.E.) .................................................................................................................................................. 19

COMPUTER TOMOGRAFY: ....................................................................................................................................................... 19

STEP2 CONVERSIONE NEL FORMATO STL ........................................................................................................ 19

STEP 2 BIS Computer Aided Engineering (CAE) ................................................................................................ 20

STEP3 Computer Aided Manufactoring (CAM) ................................................................................................. 20

SLA orientation .............................................................................................................................................. 20

MJM orientation ............................................................................................................................................ 21

1

FDM orientation ............................................................................................................................................ 22

MODELLO PREDIZIONE RUGOSITA’ FDM: ................................................................................................................................. 23

MODELLO PREDIZIONE ACCURATEZZA FDM: ........................................................................................................................... 23

POWDER BED FUSION orientation .................................................................................................................. 24

SHEET LAMINATION orientation ..................................................................................................................... 25

STEP 4: STRUTTURE DI SUPPORTO .................................................................................................................. 26

Strutture di supporto nella SLA ....................................................................................................................... 26

Strutture di supporto nella FDM ..................................................................................................................... 27

Supporti nel MJM (Multi jet modeling o material jetting) ................................................................................ 27

Supporti nel POWDER BED FUSION ................................................................................................................. 27

SLS ............................................................................................................................................................................................. 27

SLS/SLM (metalli) ...................................................................................................................................................................... 28

Dropping: .................................................................................................................................................................................. 28

EBM: .......................................................................................................................................................................................... 28

STEP 5: SLICING .............................................................................................................................................. 29

STEP 6: TOOLPATH ......................................................................................................................................... 29

STEP 7: POST-PROCESSING ............................................................................................................................. 29

SLIDE4 - CNC – COMPUTER NUMERICAL CONTROL ................................................................................. 30

CNC DEFINITION............................................................................................................................................. 30

INTERPOLAZIONE ........................................................................................................................................... 31

ESERCIZIO SLM ............................................................................................................................................... 32

ZERI ............................................................................................................................................................... 34

ALTRE FUNZIONI PREPARATORIE .................................................................................................................... 35

CAMBIO UTENSILE (T) .................................................................................................................................... 35

G00 e INTERPOLAZIONE LINEARE G01 ...................................................................................................................................... 36

INTERPOLAZIONE CIRCOLARE G02/G03 ................................................................................................................................... 37

RAGGIO ..................................................................................................................................................................................... 38

COMPENSAZIONE PER IL RAGGIO ............................................................................................................................................. 39

ESEMPIO1 CNC ............................................................................................................................................... 40

ESEMPIO2 CNC ............................................................................................................................................... 42

ESEMPIO3 CNC ............................................................................................................................................... 45

ESERCITAZIONE3 ............................................................................................................................................ 46

SLIDE5 - CONFRONTO TECNOLOGICO ..................................................................................................... 49

MATERIALI ..................................................................................................................................................... 49

STRUMENTI ................................................................................................................................................... 49

STRUTTURA DELLE PARTI................................................................................................................................ 49

COMPATIBILITA’ CAM .................................................................................................................................... 49

ACCURATEZZA ............................................................................................................................................... 49

INFLUENZA SUL LAVORO MANUALE ............................................................................................................... 50

ESEMPIO DELL’ELICA CNC vs AM ..................................................................................................................... 50

CONCLUSIONE ............................................................................................................................................... 52

SLIDE6 - FLEXIBLE MANUFACTURING SYSTEMS ...................................................................................... 53

ESEMPIO:................................................................................................................................................................................... 57

2

CLUSTERING................................................................................................................................................... 57

ALGORITMO di SIMILARITA’ ...................................................................................................................................................... 57

ALGORITMO DI KING ................................................................................................................................................................ 59

LAYOUT ......................................................................................................................................................... 61

Algoritmo HOLLIER (sequenza) ................................................................................................................................................ 61

ESEMPIO HOLLIER: .................................................................................................................................................................... 62

ALGORITMO BOTTLENECK .............................................................................................................................. 68

FORMULE BOTTLENECK ............................................................................................................................................................ 69

ESEMPIO BOTTLENECK .............................................................................................................................................................. 71

ALGORITMO EXTENDED BOTTLENECK ............................................................................................................. 74

LEGGE DI LITTLE E GRAFICI ........................................................................................................................................................ 75

SLIDE7 - FLEXIBLE ASSEMBLY SYSTEMS (FAS) ......................................................................................... 76

MANUAL ASSEMBLY LINE ............................................................................................................................... 77

DIMENSIONAMENTO FAS ......................................................................................................................................................... 78

LCR ............................................................................................................................................................................................ 80

RPW........................................................................................................................................................................................... 81

ESEMPIO RPW: .......................................................................................................................................................................... 81

3

5/10/20 introduzione

Additive manufactoring = sovrapposizioni di strati:

strati spessi significa meno precisione e maggiore effetto scalinatura “staircase effect”, ma anche minor tempo di

esecuzione quindi minori costi. Allo stesso tempo strati poco spessi migliore qualità ma maggior tempo di esecuzione,

bisogna trovare la giusta dimensione.

VANTAGGI AM:

Possibilità di effettuare forme strane senza troppi problemi e limitazioni in termini di produzione.

Produzione più lenta ma la progettazione molto più rapida TTM diminuisce

Semplificazione della fase di assemblaggio, perché spesso c’è la possibilità di costruire un pezzo unico e non più parti

da assemblare insieme come avveniva prima. Accorcio la supply chain perché ci sono meno componenti!

Oggetti magari più leggeri dal momento che posso decidere di scegliere il design.

Flessibilità: la progettazione sul disegno virtuale permette di avere maggiore flessibilità in termini di customizzazione

del prodotto (mass customizzation) con costi ridotti, mentre prima dovevo cambiare il processo, i supporti, etc.…

Spazio di lavoro ridotto anche se le macchine di AM sono grosse, ha senso per piccole produzioni con la possibilità di

farle customizzate e diversificare il prodotto.

Anche prodotti con parti di differente durezza sono possibili da fare con un unico pezzo. Utile nel caso di prototipazione

e si sviluppa l’AM on demand, produco nel momento in cui il cliente lo chiede, modificandolo eventualmente si

abbattono costi della logistica e CCN

3 applicazioni dell’AM:

Rapid prototype quindi produzione di oggetti unici, come i prototipi (non sono tutti uguali) e possono essere più o

meno vicini al PF o di diversa complessità.

Rapid tooling: produzione di utensili ed accessori utili altri sistemi di produzioni

Rapid manufacturing:

adattate sul cliente, produzioni dedicate al cliente finale, in particolari di oggetti personalizzati. Possibilità di produrre

oggetti diversi con parametri diversi con la stessa stampata, l’unico parametro che non si può cambiare è lo spessore

di layer, che deve essere uguale per tutti gli oggetti. Quindi non produco più gli oggetti uno dopo l’altro ma li produco

tutti insieme con un'unica stampata!

6/10/20 LEZIONE 2

Rapid prototype:

- Costi la cosa migliore è fare subito le scelte giuste perché le fasi successive sono influenzate da quelle iniziali

e il costo del cambiamento aumenta di f