Numerical and experimental analysis of an automated ultrasonic welding machine

The automated production line market is inside a high technology improvement phase related to Industry 4.0 revolution. The majority of these automated production lines are going to be simulated as modular, and then connected closely end-to-end, i.e. these processes are not only commanded by a decentralized system but also controlled interdependently. Thanks to this new technology, it is now possible to measure in real time input and output parameter in order to understand the process quality. This thesis is carried out through a cooperation with GDM S.P.A. company, focusing on a specific machine placed inside an automated baby pants production line. This work represents the beginning phase of a two years project, whose objectives are the study of both welding process and quality of final product. A multibody model is developed in order to simulate the behaviour of the machine, being able in this way to forecast the main kinematic and dynamic physical parameters. Meanwhile, experimental analyses are carried out to validate the model and to understand the main parameters that influence the process. The obtained results represent an useful instrument to guide future works about understanding how to assure the quality of final product by selecting proper input parameters.

Il mercato delle linee di produzione automatizzate sta vivendo una fase di forte sviluppo tecnologico, legato alla rivoluzione introdotta dall'industria 4.0. La maggior parte di queste linee di produzione vengono simulate unità per unità, per poi essere messe in comunicazione tra loro; questi processi non sono solamente comandati da un sistema decentralizzato, ma anche controllati in maniera interdipendente. Grazie a questa nuova tecnologia, è possibile misurare in tempo reale i parametri di input e output per investigare la qualità del processo. Questa tesi è stata realizzata in collaborazione con GDM S.P.A., focalizzandosi su una specifica macchina appartenente ad una linea di produzione automatizzata di pannolini a mutanda. Questo lavoro rappresenta la fase iniziale di un progetto della durata di due anni, i cui obiettivi sono lo studio del processo di saldatura e della qualità del prodotto finale. Un modello multibody è stato sviluppato al fine di simulare il comportamento del macchinario, rendendo possible in questo modo la previsione dei parametri che influenzano la cinematica e la dinamica. Contemporaneamente, analisi sperimentali sono state realizzate per validare il modello e capire l'influenza dei principali parametri di processo. I risultati ottenuti rappresentano un utile strumento per realizzare futuri studi al fine di comprendere come poter garantire la qualità del prodotto finale attraverso la selezione di appropriati parametri in input.