The following thesis work deals with the activities to be carried out for the project and the realization of a three-dimensional printer with Fused Deposition Modelling technology. The introduction sets out the main objectives of the work and the context where it was carried out. The second chapter provides an overview of how 3D print was born, describing the different technologies that have been developed in the last decade. The third chapter theoretically describes the printing process for a loaded steel filament in its three phases: printing, debinding and sintering, also considering physical factors that characterize the shrinkage of the piece at the end of the process and the surface roughness. The fourth chapter shows the development of the mechanical project (design), explaining how the structural components of the 3D print were chosen and designed to guarantee the correct function and stability. The fifth chapter faces the theoretical aspects that regard the objects of the interpolation profile in the CanOpen protocol. These objects must be implemented into the drive. The sixth chapter describes the work required to implement the specific objects mentioned in the previous chapter, and the functions of the firmware that have been developed to develop the data managing. The seventh chapter presents the sizing and the consequence choose of the component for the electronic project. Besides it explains how the control temperature problem was faced and the suppling of the power to the heater. The eighth chapter describes the development of the software for the PLC, which is the master node of the CanOpen network. The ninth chapter explains the steps needed for a proper use of the 3D printer ecosystem. The tenth chapter describes the first experiment which was done and the consideration of a piece that was printed with a loaded steel filament. Whereupon, some preliminary evaluations were made about the results achieved. The eleventh chapter presents the conclusion, the evaluations and the critical issues that have been done on the printer during the realization. Finally, it shows the future implementations that might be done to the structure or to the application itself.

Il presente lavoro di tesi affronta le attività da compiere per la progettazione e realizzazione di una stampante tridimensionale con tecnologia Fused Deposition Modelling (FDM). Il capitolo introduttivo espone gli obiettivi del lavoro e il contesto dov’è stato svolto. Il secondo capitolo fornisce uno sguardo generale di com’è nata la stampa 3D, soffermandosi sulle varie tecnologie che sono state sviluppate nell’ultimo decennio. Il terzo capitolo espone in linea teorica il processo di stampa per un filamento caricato acciaio nelle sue tre fasi: la stampa, il debinding e la sinterizzazione. Inoltre, sono considerati fattori fisici che caratterizzano il ristringimento del pezzo a fine processo e della rugosità superficiale. Il quarto capitolo presenta lo sviluppo del progetto meccanico. Infatti, spiega come sono stati scelti e disegnati i componenti strutturali per garantirne il corretto funzionamento e stabilità. Il quinto capitolo affronta gli aspetti teorici che riguardano gli oggetti del profilo d’interpolazione del protocollo CanOpen che devono essere sviluppati nell’azionamento. Il sesto capitolo descrive il lavoro necessario per implementare gli oggetti specificati nel capitolo precedente e presenta le funzioni del firmware che sono state sviluppate per la gestione dei dati. Il settimo capitolo presenta il dimensionamento e la conseguente scelta dei componenti per la gestione del progetto elettronico. Spiegando come è stata affrontata la gestione della temperatura e l’erogazione di potenza ai riscaldatori. L’ottavo capitolo descrive lo sviluppo del software del master della rete CanOpen. Il nono capitolo presenta i passi che devono essere eseguiti per un corretto uso dell’ecosistema della stampante 3D che è stata creata. Il decimo capitolo presenta un primo esperimento che è stato effettuato e le successive considerazioni sul pezzo stampato con un filamento caricato con acciaio. Inoltre, sono state fatte valutazioni preliminari sui risultati raggiunti. L’undicesimo capitolo presenta le conclusioni, le valutazioni e le criticità che sono state effettuate sulla stampante a progetto realizzato. Inoltre, presenta le implementazioni future che potranno essere applicate alla struttura o all’applicazione di essa.

Progetto e realizzazione di una stampante 3D con tecnologia FDM

ALBERTI, FRANCESCO
2017/2018

Abstract

The following thesis work deals with the activities to be carried out for the project and the realization of a three-dimensional printer with Fused Deposition Modelling technology. The introduction sets out the main objectives of the work and the context where it was carried out. The second chapter provides an overview of how 3D print was born, describing the different technologies that have been developed in the last decade. The third chapter theoretically describes the printing process for a loaded steel filament in its three phases: printing, debinding and sintering, also considering physical factors that characterize the shrinkage of the piece at the end of the process and the surface roughness. The fourth chapter shows the development of the mechanical project (design), explaining how the structural components of the 3D print were chosen and designed to guarantee the correct function and stability. The fifth chapter faces the theoretical aspects that regard the objects of the interpolation profile in the CanOpen protocol. These objects must be implemented into the drive. The sixth chapter describes the work required to implement the specific objects mentioned in the previous chapter, and the functions of the firmware that have been developed to develop the data managing. The seventh chapter presents the sizing and the consequence choose of the component for the electronic project. Besides it explains how the control temperature problem was faced and the suppling of the power to the heater. The eighth chapter describes the development of the software for the PLC, which is the master node of the CanOpen network. The ninth chapter explains the steps needed for a proper use of the 3D printer ecosystem. The tenth chapter describes the first experiment which was done and the consideration of a piece that was printed with a loaded steel filament. Whereupon, some preliminary evaluations were made about the results achieved. The eleventh chapter presents the conclusion, the evaluations and the critical issues that have been done on the printer during the realization. Finally, it shows the future implementations that might be done to the structure or to the application itself.
MINGOTTI, ALBERTO
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
3-ott-2018
2017/2018
Il presente lavoro di tesi affronta le attività da compiere per la progettazione e realizzazione di una stampante tridimensionale con tecnologia Fused Deposition Modelling (FDM). Il capitolo introduttivo espone gli obiettivi del lavoro e il contesto dov’è stato svolto. Il secondo capitolo fornisce uno sguardo generale di com’è nata la stampa 3D, soffermandosi sulle varie tecnologie che sono state sviluppate nell’ultimo decennio. Il terzo capitolo espone in linea teorica il processo di stampa per un filamento caricato acciaio nelle sue tre fasi: la stampa, il debinding e la sinterizzazione. Inoltre, sono considerati fattori fisici che caratterizzano il ristringimento del pezzo a fine processo e della rugosità superficiale. Il quarto capitolo presenta lo sviluppo del progetto meccanico. Infatti, spiega come sono stati scelti e disegnati i componenti strutturali per garantirne il corretto funzionamento e stabilità. Il quinto capitolo affronta gli aspetti teorici che riguardano gli oggetti del profilo d’interpolazione del protocollo CanOpen che devono essere sviluppati nell’azionamento. Il sesto capitolo descrive il lavoro necessario per implementare gli oggetti specificati nel capitolo precedente e presenta le funzioni del firmware che sono state sviluppate per la gestione dei dati. Il settimo capitolo presenta il dimensionamento e la conseguente scelta dei componenti per la gestione del progetto elettronico. Spiegando come è stata affrontata la gestione della temperatura e l’erogazione di potenza ai riscaldatori. L’ottavo capitolo descrive lo sviluppo del software del master della rete CanOpen. Il nono capitolo presenta i passi che devono essere eseguiti per un corretto uso dell’ecosistema della stampante 3D che è stata creata. Il decimo capitolo presenta un primo esperimento che è stato effettuato e le successive considerazioni sul pezzo stampato con un filamento caricato con acciaio. Inoltre, sono state fatte valutazioni preliminari sui risultati raggiunti. L’undicesimo capitolo presenta le conclusioni, le valutazioni e le criticità che sono state effettuate sulla stampante a progetto realizzato. Inoltre, presenta le implementazioni future che potranno essere applicate alla struttura o all’applicazione di essa.
Tesi di laurea Magistrale
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