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Negli ultimi anni si è riscontrata una massiccia diffusione della stampa digitale sulle piastrelle ceramiche dovuta alle nuove possibilità fornite dall’impiego di tale tecnologia. Per contro, la realizzazione di una stampa di buona qualità impone uno stretto controllo della temperatura delle piastrelle in entrata alla stampante. Questa nuova esigenza rappresenta una criticità in quanto i dispositivi comunemente utilizzati per pulire la superficie delle piastrelle (ventilatori centrifughi) non presentano prestazioni sufficienti. Il fenomeno stesso degli scambi termici tra le piastrelle essiccate e l’ambiente prima della decorazione e della cottura risulta poco studiato e compreso.
Uno degli scopi della Tesi è stato quindi l’elaborazione e l’implementazione di un modello di calcolo in grado di simulare i fenomeni di scambio termico tra le piastrelle e l’ambiente circostante. Questo modello, basato sulle differenze finite, una volta validato è stato utilizzato per realizzare uno studio DOE (Design Of Experiments) su diverse variabili relative sia alle condizioni di lavoro della linea che alle caratteristiche del dispositivo utilizzato per il condizionamento. I risultati dello studio DOE hanno consentito di individuare alcune delle specifiche progettuali del nuovo dispositivo di condizionamento. Abbinando le specifiche provenienti dal DOE con altri requisiti di natura normativa, tecnica e commerciale, è emerso che la categoria di dispositivi che meglio rispondeva a tali esigenze era quella dei ventilatori centrifughi.
È stata quindi intrapresa la progettazione di un nuovo ventilatore centrifugo ad elevate prestazioni e di un diffusore in grado di distribuire il flusso d’aria in uscita dalla bocca di mandata del ventilatore su di una sezione sufficientemente ampia da coprire l’intera larghezza del formato di piastrelle di maggiore diffusione (600mm). La fluidodinamica del nuovo ventilatore e del diffusore è stata ottimizzata grazie all’impiego di simulazioni CFD, sono inoltre state prese in considerazione ottimizzazioni di natura ergonomica e produttiva.
Le geometrie così ricavate sono state prototipate tramite stampa 3D e testate sia per quanto riguarda l’efficienza aeraulica (UNI EN ISO 5801-2009) che per quanto riguarda le emissioni sonore e la velocità del flusso d’aria in uscita. I test hanno mostrato risultati in linea con le aspettative e ciò ha dato il via all’industrializzazione del prodotto, le misure sulla velocità in uscita hanno inoltre consentito di affinare il modello di calcolo precedentemente sviluppato.
Vista la particolare forma dei componenti progettati e i volumi di vendita stimati, la tecnologia scelta per la realizzazione dei componenti è stata lo stampaggio ad iniezione di materiali termoplastici. In questo senso le geometrie dei componenti sono state industrializzate ottimizzandole in funzione della tecnologia di fabbricazione individuata e sono stati selezionati i materiali polimerici maggiormente idonei per realizzare i diversi componenti. Successivamente si è proceduto alla progettazione degli stampi avvalendosi di simulazioni del ciclo di stampaggio ad iniezione volte a prevenire le criticità di processo attraverso modifiche preventive degli stampi e/o della geometria del componente.
Una volta costruiti gli stampi, le capacità di raffreddamento del ventilatore industrializzato sono state testate, tramite uno studio DOE, su di una vera linea di produzione ceramica fornendo risultati significativamente migliori rispetto ai dispositivi impiegati in precedenza.

During the last years there has been a massive spread of digital printing on ceramic tiles due to the new possibilities provided by the use of such technology. By contrast, the realization of a good quality printing requires a tight control of the temperature of the tiles which entering into the printer. This new requirement is a critical issue because the devices commonly used to clean the surface of the tiles (centrifugal fans) do not show sufficient performance. Also the phenomenon of thermal exchanges between the dried tiles and the environment before the decorating and firing steps is little studied and understood. One of the main goals of the Thesis was thus the elaboration and implementation of a computational model able to simulate the heat transfer phenomena between the tiles and the surrounding environment. This model, based on finite differences, once validated was used to carry out a DOE (Design of Experiments) study of different variables relating both to the working conditions of the line and to the characteristics of the device used for conditioning. The results of the DOE identified some of the design specifications of the new conditioning device. The matching of the specifications from DOE with other regulatory, technical and commercial requirements, showed that the category of devices that best suited these needs was that of centrifugal fans. It was therefore designed a new high performance centrifugal fan, and a diffuser capable of distributing the air flow output from the outlet section of the fan out of a section large enough to cover the entire width of a widely used tiles format (600mm). The fluid dynamics of the new fan and speaker has been optimized through the use of CFD simulations. Also ergonomics and assembly issues were taken into account. The designed geometries have been prototyped by 3D printing and tested on aeraulic efficiency (UNI EN ISO 5801-2009) and on emitted noise and the air flow speed. The tests matched the expectations, and this made possible the industrialization of the product. The measures of the output speed have also allowed us to refine the computational model previously developed. Given the particular shape of the designed components and the estimated sales volumes, the chosen technology for the main components was injection molding of thermoplastic materials. In this sense, the geometries of the components have been industrialized looking at the selected manufacturing technology and the most suitable polymeric materials in order to achieve the performance for the different components were selected . Then it was carried out the design of the molds using injection molding simulations in order to prevent the process issues. Once built the molds, the cooling capacity of the industrialized fan was tested through a DOE study on a real ceramic production line providing significantly better results than the previously used devices.