Progettazione dei compiti di un robot collaborativo industriale per la finitura superficiale di componenti in stampa 3D

In this paper, we will analyze the potential of robotic machining for 3D printed parts characterized by complex shapes and large dimensions. These features make the processing through traditional machines complex or unfeasible. With the widespread adoption of 3D printing, there is a need to perform post-processing operations such as surface finishing. These operations have a significant impact on printed parts, and without relying on traditional machining, human labor must be employed, resulting in longer processing times with lower precision. One disadvantage of robotic machining is the difficulty in programming the robot to achieve the desired finish. To overcome this problem, CAM software will be adopted. Based on a specifically designed kinematic model of the machine, CAM software allows programming the machining process and evaluating the result beforehand. Additionally, in the CAM environment, it is possible to assess the adequacy of the robot's movements and whether it approaches singularity points. Subsequently, the obtained code from the CAM environment can be validated using simulation and robot programming software. Besides validation, it is possible to program the robot in this environment, making corrections as needed, with the ability to change tools and user frames. Further developments in this field involve the creation of dedicated tools for robotic machining of 3D printed parts. These tools should ensure excellent finishes without the need for long processing times or a high number of passes. The integration of machine vision into this process and the automatic generation of machining features are also potentially significant areas of research.

In questo elaborato verranno analizzate le potenzialità del robotic machining per pezzi stampati in 3d caratterizzati da una forma complessa e grandi dimensioni, caratteristiche che rendono la lavorazione attraverso macchine classiche complessa o non realizzabile. Con la diffusione della stampa 3d è nata l’esigenza di riuscire ad eseguire operazioni di post process come la finitura superficiale, tali operazioni hanno un elevato impatto sui pezzi stampati e senza potersi affidare sulle lavorazioni classiche bisogna adoperare mano d’opera umana che richiede tempi superiori con precisioni inferiori. Uno degli svantaggi del robotic machining è la difficoltà nel programmare il robot per riuscire ad avere la finitura desiderata, per aggirare questo problema si adotteranno software CAM che basandosi su un modello cinematico della macchina realizzato ad hoc, attraverso la lavorazione nel CAM è possibile programmare la lavorazione ed valutare preventivamente il risultato della lavorazione e se le finitura ottenuta è adeguata, oltre a ciò nell’ambiente CAM è possibile valutare l’adeguatezza dei movimenti eseguiti dal robot e se esso arriva in prossimità di punti di singolarità. In seguito, è possibile validare il codice ottenuto dall’ambiente CAM con software simulazione e programmazione robot, oltre alla validazione è possibile programmare il robot anche in questo ambiente eseguendo correzioni su di esso, con la possibilità di riuscire a cambiare i tool ed user frames. Un ulteriore sviluppo in questo campo riguarda la creazione di utensili dedicati per il robotic machining di pezzi stampati in 3d, utensili che garantiscano la ottime rifiniture senza che vi sia il bisogno di lunghi tempi di lavorazione o elevato numero di passate; anche l’integrazione del machine visione in questo processo e la generazione automatica delle caratteristiche di lavorazione sono aree di ricerca potenzialmente significative.