Riassunto analitico
L'obiettivo di questa ricerca è quello di sviluppare uno stampo per il processo di stampaggio a iniezione mediante tecnologia di produzione non convenzionale con lo scopo di ottenere la parte finale con tolleranze geometriche molto basse (planari) e per ridurre il tempo di ciclo. Il primo passo di questo lavoro è stato svolto nel corso di un tirocinio della durata di 5 mesi presso l'Istituto di ricerca R&D dell'Università Transilvania di Brasov,Romania. Partendo dal progetto della parte (side-stand exstension), un modello CAD dello stampo è stato ottenuto. Una simulazione di processo preliminare, con canale di raffreddamento standard, è stata condotta per avere una panoramica di alcuni parametri di processo. Mediante la tecnica FDM (Fused Deposition Modeling) è stato ottenuto un prototipo dello stampo in PLA (acido polilattico) al fine di verificare la qualità del disegno. La seconda fase di questo lavoro è stata pianificata e realizzata al rientro dal periodo di mobilità presso l’Università degli studi di Modena e Reggio Emilia, in collaborazione con 3D4STEEL, società con sede a Sasso Marconi (Italia) che sta sviluppando attrezzature di manifattura additiva per polveri metalliche. La parte è stata leggermente modificata per ottimizzare le condizioni di processo. Una simulazione più precisa, utilizzando MoldFlow Adviser 2019, è stata portata a termine per ottimizzare il layout dello stampo. In questa fase del processo un sistema di canali di raffreddamento conformato è stato progettato per migliorare la qualità del processo di raffreddamento, che è circa il 45% del tempo di ciclo. Dopo aver scelto l’SLM (Selective Laser Melting) come tecnica di produzione e una volta specificati i vincoli di processo, il modello è stato scalato per adattarsi all'interno dello spazio di lavoro di 145x145mm. Le dimensioni complessive dello stampo sono144x84x22mm. Per contenere i costi di produzione, abbiamo fatto un'ottimizzazione topologica che ha portato al risparmio di materie prime e ore di macchina. La polvere metallica che abbiamo usato in questa fase è una polvere di acciaio inossidabile (AISI 316L), materiale già note al team di ricerca. Quando lo stampo sarà pronto, verificheremo il grado IT di tolleranza planare della parte stampata a iniezione per vedere se è vicino al limite inferiore del range di valori tipici di questo processo (9-14).
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Abstract
The aim of this research is to develop a mold for injection moulding process by unconventional
manufacturing technology in order to obtain final part with very low geometrical tolerances
(planar) and to reduce cycle time. The first step of this job has been done during a 5 months
long internship at the R&D Research Institute of the Transylvania University of Brasov,
Romania. Starting from the part design (a side-stand extension), a CAD model of the mold has
been obtained. A preliminary flow simulation, with standard cooling channel, has been
performed to have an overview of some process parameters. Using FDM (Fused Deposition
Modelling) technique a mold prototype in PLA (polylactic acid) was obtained to check the
quality of the drawing. The second phase of this work has been planned and realized when back
in the home institution, in partnership with 3D4STEEL, company based in Sasso Marconi (Italy)
which is developing additive manufacturing equipment for metal powder. The part has been
slightly modified to optimize process conditions. A more precise simulation, using MoldFlow
Adviser 2019, has been done to optimize the mold layout. In this stage of the process a
conformed cooling channel system has been designed to improve the quality of the cooling
process, which is about 45% of the cycle time. After choosing the SLM (Selective Laser
Melting) as manufacturing technique, and once the process constraints were specified, the
model was scaled to fit within the workspace of 145x145mm. The mold overall dimensions are
144x84x22mm. In order to contain production costs, we made a topological optimization of the
model that led to the saving of raw material and machine hours. The metal powder we used in
this phase is a stainless-steel powder (AISI 316L), materials already known by our working
team. When the mold will be ready, we’ll check the IT grade of planar tolerance of the injection
moulded part to see if it is close to the lower limit of the typical range of this process (9÷14).
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