Design, validation and production of an edge device chassis for machine tools: constraint-driven architectural definition of a machine-integrated enclosure

This thesis presents the constraint-driven architectural definition of an industrial edge device enclosure for direct integration within CNC machining environments. As compute-scale hardware migrates from protected electrical cabinets to machine-adjacent deployment, enclosure design can no longer function as neutral packaging. Environmental exposure, DIN-rail logic, predefined electronics, vibration, and subtractive manufacturability are treated as fixed boundary conditions structuring the design space from the outset. Rather than optimising geometry after form generation, the project establishes internal organisation, spatial hierarchy, load paths, airflow intent, and assembly logic prior to external articulation. Geometry therefore emerges from component envelopes, interface standards, thermal sources, and installation constraints, producing a monolithic configuration whose mass distribution and vent topology reflect structural and thermal necessity rather than stylistic intent. Formal development proceeds in explicit relation to five-axis CNC milling. Tool accessibility, machining stability, feature radii, tolerance localisation, and fastening engagement act as geometric filters. Aluminium 7075 is adopted as a declared material boundary condition, stabilising interpretation of stiffness, load transfer, and heat spreading within a machine-adjacent context. Engineering validation is positioned as an interpretive exercise conducted after architectural resolution. Simplified structural and airflow analyses assess mechanical plausibility, modal tendencies, ventilation coherence, and pressure behaviour under representative operating conditions. Simulation serves to exclude adverse behaviour and confirm internal consistency rather than to drive optimisation or certification claims. The outcome is a coherent enclosure architecture inseparable from its internal system definition, manufacturing domain, and operational realities. The thesis demonstrates a disciplined methodology in which constraint functions as a generator of architectural clarity, establishing a credible baseline for machine-integrated industrial hardware.

Questa tesi presenta la definizione architettonica guidata da vincoli di un involucro per dispositivo edge industriale destinato all’integrazione diretta in ambienti CNC. Con la migrazione dell’hardware di calcolo da quadri elettrici protetti verso installazioni adiacenti alla macchina, l’involucro non può più essere considerato un contenitore neutro. Esposizione ambientale, installazione su guida DIN, architettura elettronica predefinita, vibrazioni e lavorazione sottrattiva sono assunte come condizioni al contorno non negoziabili che strutturano il progetto fin dall’origine. Invece di ottimizzare la geometria dopo la definizione formale, il progetto stabilisce organizzazione interna, gerarchia spaziale, percorsi di carico, flusso d’aria e logica di assemblaggio prima dell’articolazione esterna. La geometria emerge dagli ingombri dei componenti, dagli standard di interfaccia, dalle sorgenti termiche e dai vincoli di installazione, generando una configurazione monolitica in cui distribuzione della massa e topologia delle aperture rispondono a necessità strutturali e termiche più che a scelte stilistiche. Lo sviluppo formale procede in relazione alla fresatura CNC a cinque assi. Accessibilità utensile, stabilità in lavorazione, raggi di raccordo, localizzazione delle tolleranze e interfacce filettate agiscono come filtri geometrici. L’alluminio 7075 è adottato come condizione materiale dichiarata, stabilizzando l’interpretazione di rigidezza, trasferimento dei carichi e diffusione termica in contesto macchina-adiacente. La validazione ingegneristica è impostata come esercizio interpretativo successivo alla definizione architettonica. Analisi strutturali e fluidodinamiche semplificate valutano plausibilità meccanica, tendenze modali, coerenza ventilativa e comportamento pressorio in condizioni operative rappresentative. La simulazione conferma la coerenza fisica senza costituire ottimizzazione o certificazione. Il risultato è un’architettura coerente in cui geometria, sistema interno, dominio produttivo e contesto operativo risultano inseparabili, dimostrando un metodo in cui il vincolo diventa generatore di chiarezza architettonica per hardware industriale integrato alla macchina.