Riassunto analitico
Additive Manufacturing (AM) è una delle tecniche più promettenti per la produzione di oggetti 3D complessi, dato che semplifica significativamente il processo di fabbricazione: partendo da una rappresentazione CAD, il prodotto finale è raggiunto in pochi e semplici passi. Difatti, data la sua flessibilità, questa tecnica ha guadagnato molta popolarità nelle ultime decadi.
In questo scritto è trattato lo sviluppo di un sistema per AM, basato sull'impiego di un fascio laser. Progettato per essere modulare, esso può essere utilizzato per diversi processi AM, come la Stereolitografia (SLA) e il Selective Laser Sintering (SLS). In aggiunta è stato pensato per il test di nuovi materiali AM, considerando quindi la proprietà di modularità come un'importante specifica di progetto.
Il processo stereolitografico è stato testato, nel quale una resina polimerica fotosensibile deve essere solidificata secondo un procedimento detto "curing", in modo da realizzare un oggetto 3D.
Quando si ha a che fare con il controllo del processo stereolitografico, il modello adottato riveste un ruolo centrale: la previsione della profondità del profilo e della forma di una linea solidificata è un fattore essenziale per raggiungere il risultato migliore in tempi brevi. In questo lavoro di tesi si riporta una simulazione MATLAB, sviluppata a partire da un modello teorico del processo di solidificazione.
Tutte le metodologie adottate sono descritte in modo da rendere i risultati ripetibili, con riferimento alla configurazione usata per il test, la quale ha reso possibile il raggiungimento di questi ultimi.
Un'analisi dei risultati sperimentali e dei potenziali sviluppi futuri è affrontata nell'ultimo capitolo, seguita da una conclusione riguardante le problematiche che sono state superate.
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Abstract
Additive Manufacturing (AM) is one of the most promising techniques able to produce complex 3D objects, since it significantly simplifies the manufacturing process: starting from CAD data, the final product is reached in few simple steps. Indeed, due to its flexibility it has gained a lot of popularity over the last decades.
In this work the development of a laser-based AM System is treated and described in all its components. Designed to be modular, this system could be employed for different AM processes, such as Stereolithography (SLA) and Selective Laser Sintering (SLS). It was intended for testing new AM materials, hence, the modularity was an important specification of the project.
The stereolithographic process was tested, involving the solidification (curing) of a photosensitive polymeric resin to build a 3D object.
When it comes to controlling the stereolithographic process, the modeling plays a central role: predicting the profile depth and shape of a cured line is an essential factor to achieve the best result in a short time. Here, a MATLAB simulation is developed from an advanced theoretical model of the curing process.
All the employed methodologies are described as well as the structure of the testbed that allowed to reach the results, in order to make every experiment repeatable.
An analysis of the experimental results and the potential future developments is covered at the end of this thesis work, followed by a conclusion regarding the challenges that have been overcome.
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