Ottimizzazione e progettazione di un robot 5 gdl per stampa 3D

Additive Manufacturing with specific attentions to 3D printing is a technology under the media spotlights nowadays in great growth from both a scientific and industrial point of view. It has some problems related to the high costs for the production of metal parts due to the use of laser and EBM technologies, the use of support material needed to bear the piece during the production and the not always great quality of the final product due to the stratification process based on layers which leads to the so called staircase effect. This thesis works in this background and it’s about the design of a innovative 3D printer based on a MIM technology and a mobile platform with 5 Dofs. This works faces the platform design starting from the choice of the suitable kinematic architecture in order to guarantee the design specifications and after it proceeds with the kinematic optimization of the structure using a genetic algorithm and so obtain the kinematic parameters in order to cover the machine workspace. Later it’s developed the structural design together with dynamic simulations in order to obtain the right sizing of the machine critical parts. In the end it’s shown the choice of the control architecture and the design of the electric scheme.

L’Additive Manufacturing con in particolare la stampa 3D è una tecnologia oggi giorno sotto i riflettori mediatici ed in grande crescita sia da un punto di vista scientifico che industriale. Ad essa sono però associate una serie di problematiche tra cui gli elevati costi delle stampanti per la produzione di oggetti in materiale metallico dovuti all’uso di tecnologie laser ed EBM, l’uso di materiale di supporto necessario a sorreggere il pezzo durante la realizzazione e la qualità finale del prodotto non sempre elevata a causa della stratificazione in layer dei prodotti che genera il comunemente chiamato effetto scalino. La presente tesi si colloca all’interno di questo scenario e tratta della progettazione di una stampante 3D innovativa basata sull’uso di una tecnologia MIM ed una piattaforma mobile con 5 gdl. Il lavoro di tesi affrontata la progettazione della piattaforma partendo dalla scelta dell’architettura cinematica idonea a garantire le specifiche di funzionamento per poi procedere con l’ottimizzazione cinematica di tale architettura attraverso un algoritmo genetico in modo da ottenere i parametri cinematici adatti a garantire la copertura dello spazio di lavoro. Successivamente viene descritta la progettazione costruttiva di dettaglio del sistema affiancata da simulazioni dinamiche al fine di ottenere un corretto dimensionamento degli organi più sollecitati. Infine viene presentata l’architettura di controllo scelta e la progettazione dello schema elettrico del sistema.