A study of additive manufacturing applied to the design and production of LED luminaires

Additive manufacturing allows manufacturing products with shorter lead times, lower ramp-up investment, more flexibility in form and design, and high personalization. Many of these qualities are required in the lighting industry, especially in small and medium enterprises. There are several cases of successful implementations of AM for the production of luminaires, but they have been driven by the AM industry rather than the lighting industry. The former has very specific requirements, especially in regards to the production of LED luminaires. The mechanical, thermic, optical and aesthetical characteristics of these luminaires require special attention, and large improvements can be made through a study of these requirements and the most appropriate design solutions that can be provided by AM. This project carried out this analysis, in order to identify possible design solutions. A luminaire was designed in order to demonstrate the results of this analysis. The result, named Arista, is a LED luminaire manufactured by FDM, which has a copper plating process that allows it to dissipate heat. It is a design solution that takes advantage of the full potential of both technologies, representing an innovation in functionality, aesthetics and in its market approach. This solution intends to demostrate to the lighting industry the high potential that exists in AM, and the infinite possibilities that can result from approaching these novel production technologies.

La manifattura additiva permette la fabbricazione di prodotti con tempi di consegna più brevi, investimenti iniziali più bassi, maggiore flessibilità nella forma e design, e l'alta personalizzazione. Molte di queste qualità sono necessarie nel settore dell'illuminazione, in particolare nelle piccole e medie imprese. Ci sono diversi casi di implementazioni di successo di AM per la produzione di apparecchi illuminotecnici, ma sono stati guidati dall'industria AM anziché del settore dell'illuminazione. Questo ultimo ha esigenze molto specifiche, in particolare per quanto riguarda la produzione di apparecchi d’illuminazione LED. Le caratteristiche meccaniche, termiche, ottiche ed estetiche di questi apparecchi richiedono particolare attenzione, e grandi miglioramenti possono essere fatti attraverso uno studio di tali requisiti e le più adeguate soluzioni progettuali che possono essere forniti da AM. Questo progetto ha condotto quest’analisi, per identificare possibili soluzioni progettuali. Un apparecchio è stato progettato per dimostrare i risultati di quest’analisi. Il risultato, denominato Arista, è un apparecchio a LED prodotto da FDM, che ha un processo di placcatura di rame che permette dissipare il calore. Si tratta di una soluzione di design che sfrutta tutte le potenzialità di entrambe le tecnologie, che rappresenta una novità in termini di funzionalità, estetica e nel suo approccio al mercato. Questa soluzione si propone per dimostrare al settore dell'illuminazione l'alto potenziale che esiste nell’AM, e le infinite possibilità che possono derivare da avvicinarsi a queste tecnologie di produzione innovative.