Design, validation and production of an edge device chassis for machine tools: engineering validation of a machine-integrated enclosure architecture

This thesis presents a validation-oriented engineering investigation of a machine-integrated industrial edge device enclosure intended for deployment in CNC machining environments. In such contexts, conventional assumptions of isolation, benign loading, and cabinet-level protection are insufficient, while exhaustive numerical optimisation is neither practical nor representative of industrial development practice. The investigation deliberately treats enclosure architecture, material system, manufacturing strategy, installation logic, and electronic configuration as fixed boundary conditions. Engineering analysis is therefore positioned not as a tool for redesign, but as a structured method for assessing mechanical plausibility, airflow coherence, and configuration-level robustness under representative operating assumptions. Mechanical simulation is employed to examine load transfer behaviour, deformation trends, panel stiffness, and modal characteristics under installation and handling scenarios. Airflow modelling is used to verify ventilation organisation and pressure distribution under both representative and elevated thermal loading. Risk and reliability are assessed through structured interface-level reasoning informed by DFMEA principles and supported by assembly and maintainability verification. The contribution of this thesis lies in formalising a pragmatic, industry-aligned validation methodology for machine-integrated hardware. By combining disciplined boundary definition with targeted simulation and engineering judgement, the work establishes structural and thermal coherence within a constraint-driven artefact and defines a technically specified reference configuration suitable for industrial realisation.

Questa tesi presenta un’indagine ingegneristica orientata alla validazione di un involucro per dispositivo edge industriale integrato su macchina, destinato all’impiego in ambienti di lavorazione CNC. In tali contesti, le convenzionali ipotesi di isolamento, carichi trascurabili e protezione a livello di quadro elettrico risultano insufficienti, mentre un’ottimizzazione numerica esaustiva non è né pratica né rappresentativa delle reali dinamiche dello sviluppo industriale. L’indagine considera deliberatamente l’architettura dell’involucro, il sistema materiale, la strategia produttiva, la logica di installazione e la configurazione elettronica come condizioni al contorno fissate. L’analisi ingegneristica non è quindi impostata come strumento di riprogettazione, ma come metodo strutturato per valutare la plausibilità meccanica, la coerenza del flusso d’aria e la robustezza a livello di configurazione in condizioni operative rappresentative. La simulazione meccanica è impiegata per analizzare il trasferimento dei carichi, le tendenze di deformazione, la rigidezza dei pannelli e le caratteristiche modali in scenari di installazione e movimentazione. La modellazione del flusso d’aria è utilizzata per verificare l’organizzazione della ventilazione e la distribuzione delle pressioni sia in condizioni termiche rappresentative sia in condizioni di carico elevato. Rischio e affidabilità sono valutati mediante un’analisi strutturata delle interfacce, ispirata ai principi DFMEA e supportata da verifiche di assemblaggio e manutenibilità. Il contributo della tesi consiste nella formalizzazione di una metodologia di validazione pragmatica e coerente con il contesto industriale per hardware integrato su macchina. Combinando una definizione disciplinata dei vincoli con simulazioni mirate e giudizio ingegneristico, il lavoro dimostra la coerenza strutturale e termica di un artefatto vincolato e definisce una configurazione tecnica di riferimento idonea alla realizzazione industriale.