Design, development and testing of a novel actuator for light load applications

This thesis describes the different work phases to arrive at a novel actuator. After a market and patent search, the attention is focused on a flexible beam actuator technology, a mechanical work principle is chosen, and the utilization of some method for systematic innovation, improvement, and changes of an existing actuator was performed to adapt the design configuration for a light load application. The design challenge is to considerably reduce the number of pieces, and to that a redesign of all the structure was necessary. The design phase is concluded by the making of a parametric model capable to analyze the interference that occurs without a proper design choice, this is fundamental also to have the possibility to easily adapt the model to different applications. After the design phase produced a prototype, on this prototype was made some performance test, and analyzing the mechanical behavior of the structure some improvements has be done. To have a more clear view of the development in a single application of the actuator, the case study proposed by Rold was adopted. A specific design was made for an actuator able to open and tilt the dishwasher's door. A compression test was performed on that and the final prototype was fixed on a real dishwasher to demonstrate the effectiveness of the work done. Finally, other application fields were faced in which this novel actuator can improve today's solutions. For the different application fields advantages were highlighted and a new possible solution was proposed.

Questa tesi descrive le diverse fasi di lavoro svolte dall'ideazione alla creazione di un nuovo attuatore elettromeccanico. Dopo una analisisi di mercato e brevettuale, si è concentrata l'attenzione sulla tecnologia adottata da alcuni attuatori con asta flessibile, ed è stato scelto il principio di funzionamento della Rigi Belt come modello di partenza. Si è migliorato e modificato il design dell'attuatore esistente in modo tale da adattare la struttura meccanica dell'originale Rigi Belt per un'applicazione a basso carico. La sfida, dal punto di vista della progettazione, è quella di ridurre considerevolmente il numero di pezzi e per questo è stata necessaria una ridisegnazione di tutta la struttura. La fase di progettazione si conclude con la creazione di un modello parametrico in grado di analizzare le interferenze che si verificano senza una progettazione adeguata dei componenti. La parametrizzazione del modello è fondamentale anche per avere la possibilità di adattare facilmente il modello a diverse applicazioni e con carichi differenti da sostenere. Dopo la fase di progettazione è stato prodotto un prototipo, su cui sono stati effettuati alcuni test per valutarne le prestazioni. Analizzando il comportamento meccanico della struttura durante i test, sono state apportate alcune migliorie. Per avere una visione più chiara dello sviluppo in un'unica applicazione dell'attuatore, è stato adottato lo studio di caso proposto da Rold, un'azienda che produce componentistica elettromeccanica. È stato realizzato un design specifico per un attuatore in grado di aprire la porta della lavastoviglie. Su di esso è stata effettuata una prova di compressione e il prototipo finale è stato fissato su una lavastoviglie reale per dimostrare l'efficacia del lavoro svolto. Infine, sono stati affrontati altri campi di applicazione in cui questo nuovo attuatore può migliorare le soluzioni attuali. Sono stati evidenziati i vantaggi per i diversi campi di applicazione e una nuova possibile soluzione è stata proposta.