Simulazione di una cella robotizzata per la rimozione di materiale in eccesso da vasche in polimero termoformate

This thesis aims to analyze and validate, through simulation, an automated solution for the trimming process of thermoformed polymer tanks (PST/ABS), currently performed manually at Vitrifrigo S.r.l. The manual operation presents significant criticalities regarding ergonomics, operator safety, and qualitative repeatability of the cut. The feasibility study was conducted using the RoboDK offline simulation environment, applying the principles of Virtual Commissioning and Digital Twin. The proposed design solution involves the use of a FANUC CRX-10iA/L collaborative robot, equipped with a RINCO Ultrasonics cutting system. This technology was selected following a comparative analysis against milling and laser cutting, proving superior in terms of edge quality, absence of chips, and energy sustainability. The methodology involved reconstructing the virtual environment, defining the Tool Center Point (TCP), and generating cutting trajectories directly from the component's CAD model. Through kinematic and dynamic simulation, the robot's accessibility within the tank volume (depth 409 mm) and the absence of collisions and singularities were verified. The results confirm the technical validity of the proposal: the system can guarantee a cycle time of 35,9 seconds per piece, corresponding to an estimated productivity of about 600 pieces/shift, saturating the output of the upstream thermoforming machine. Furthermore, the adoption of a Tool-in-Hand approach with a fixed jig ensures optimal scrap management and constant cutting precision. Finally, the integration of safety standards for collaborative robotics (ISO/TS 15066) is discussed, outlining a fenceless layout that combines operational flexibility and operator protection.

Il presente lavoro di tesi si propone di analizzare e validare, attraverso la simulazione, una soluzione automatizzata per il processo di rifilatura di vasche in polimero termoformato (PST/ABS), attualmente svolto manualmente presso l'azienda Vitrifrigo S.r.l. L'operazione manuale presenta significative criticità in termini di ergonomia, sicurezza per l'operatore e ripetibilità qualitativa del taglio. Lo studio di fattibilità è stato condotto utilizzando l'ambiente di simulazione offline RoboDK, applicando i principi del Virtual Commissioning e del Digital Twin. La soluzione progettuale prevede l'impiego di un robot collaborativo FANUC CRX-10iA/L, equipaggiato con un sistema di taglio ad ultrasuoni RINCO Ultrasonics. Tale tecnologia è stata selezionata a seguito di un'analisi comparativa rispetto alla fresatura e al taglio laser, dimostrandosi superiore per qualità del bordo, assenza di trucioli e sostenibilità energetica. La metodologia ha previsto la ricostruzione dell'ambiente virtuale, la definizione del Tool Center Point (TCP) e la generazione delle traiettorie di taglio direttamente dal modello CAD del componente. Attraverso la simulazione cinematica e dinamica, sono stati verificati l'accessibilità del robot all'interno del volume della vasca (profondità 409 mm) e l'assenza di collisioni e singolarità. I risultati ottenuti confermano la validità tecnica della proposta: il sistema è in grado di garantire un tempo ciclo di 35,9 secondi per pezzo, corrispondente a una produttività stimata di circa 600 pezzi/turno, saturando l'output della termoformatrice a monte. Inoltre, l'adozione di un approccio Tool-in-Hand con dima fissa assicura una gestione ottimale dello sfrido e una precisione di taglio costante. Infine, viene discussa l'integrazione delle normative di sicurezza per la robotica collaborativa (ISO/TS 15066), delineando un layout fenceless che coniuga flessibilità operativa e protezione dell'operatore.