Valutazione delle tecniche AM per ottimizzare il processo di microfusione

This section focuses on research in additive manufacturing on a technique that has the right qualities to optimise certain phases of the investment casting process, which are currently very costly both in economic and time terms. In particular, the most expensive activities are the initial ones. They concern the production of tooling components, i. e. the design and construction of moulds in which models and wax cores are produced by injection moulding. Additive manufacturing represents a family of processes that is opposed to the already well known processes of subtractive manufacturing in which a raw material, which is worked on tools or deformed by hammers or presses, takes the shape of the desired product. In AM the materials used, which can be of various types (from plastic polymers to more precious metal alloys), come in different forms: -liquids that are solidified by light energy sources; -filaments to be extruded by means of a nozzle on a platform; -metal or plastic powders to be sintered or melted with a laser or electron beam; -thin sheets of paper, PVC, carbon or other composites which are cut or shaped layer by layer and then glued together. The aim of the research is therefore to verify qualitatively and economically whether some of the techniques that make up this family can be integrated into the already well-defined process of microfusion, optimizing the phase of realization of the wax model (INDIRECT TOOLING OR RAPID PROTOTYPING). However, it should be noted that this is not the only way to combine the two processes, as AM could also be used in other ways: starting from the core construction alone in particularly complex models, up to the complete production of the bunch or mould for casting (DIRECT TOOLING or RAPID TOOLING). RAPID MANUFACTURING is THE DIRECT REALIZATION OF THE FINAL PIECE PARTY FITTED IN INTRO AM SOURCE SLIDE UNIBG; the latter have not been taken into consideration because in the analysis carried out (for Santoni accessori srl) the models evaluated were neither particularly complex to require the realization of a core nor of such relevant dimensions as to justify the purchase or use of very expensive machines. The following thesis work has been divided as follows: - Verification and preparation for printing of the meshes of CAD models supplied by Santoni srl; - Microfusion analysis: economic evaluation and determination of the ideal number of impressions on the mould for the same production batch; - SLA analysis: evaluation of printing times using the Preform simulation SW and implementation of the cost model; - Comparison of As is and To be techniques.

La presente trattazione è incentrata sulla ricerca, nell’ambito dell’Additive Manufacturing, di una tecnica che abbia le qualità giuste per ottimizzare alcune fasi del processo di microfusione, attualmente molto dispendiose sia in termini economici che temporali. In particolare, le attività più onerose sono quelle iniziali. Esse riguardano la realizzazione delle componenti di tooling, ovvero la progettazione e la costruzione di stampi in cui produrre per iniezione i modelli e le anime in cera. L’additive manufacturing rappresenta una famiglia di processi che si oppone a quelli già ben noti della manifattura sottrattiva in cui si parte da un grezzo, che lavorato agli utensili o deformato da magli o presse, va a prendere la forma del prodotto desiderato. In AM i materiali utilizzati, che possono essere di svariato tipo (a partire da polimeri plastici fino ad arrivare a leghe metalliche più pregiate), si presentano sotto diverse forme: -liquidi che vengono solidificati da fonti energetiche luminose; -filamenti da estrudere mediante un ugello su una piattaforma; -polveri metalliche o plastiche da sinterizzare o fondere con un fascio laser o di elettroni; -fogli sottili di carta, PVC, carbonio o altri compositi che vengono ritagliati o modellati strato per strato e poi incollati tra loro. Lo scopo della ricerca è quindi verificare qualitativamente ed economicamente se alcune delle tecniche che compongono tale famiglia possano integrarsi nel processo già ben definito della microfusione, ottimizzando la fase di realizzazione del modello in cera (INDIRECT TOOLING O RAPID PROTOTYPING). Si sottolinea comunque il fatto che questa non è l’unica maniera di combinare i due processi, in quanto l’AM potrebbe essere utilizzato anche in altri modi: a partire dalla sola realizzazione dell’anima in modelli particolarmente complessi, fino ad arrivare alla produzione completa del grappolo o dello stampo per la colata (DIRECT TOOLING O RAPID TOOLING). RAPID MANUFACTURING è LA REALIZZAZIONE DIRETTA DEL PEZZO FINALE METTI IN INTRO AM FONTE SLIDE UNIBG; Questi ultimi non sono stati presi in considerazione perché nell’analisi svolta (per Santoni accessori srl) i modelli valutati non erano né particolarmente complessi da richiedere la realizzazione di un’anima né di dimensioni così rilevanti da giustificare l’acquisto o l’utilizzo di macchine oltremodo onerose. Il seguente lavoro di tesi è stato così suddiviso: • Verifica e preparazione alla stampa delle mesh dei modelli CAD forniti da Santoni srl; • Analisi microfusione: valutazione economica e determinazione del numero ideale di impronte sullo stampo a parità di lotto produttivo; • Analisi SLA: valutazione dei tempi di stampa tramite il SW di simulazione Preform ed implementazione del modello di costo; • Confronto delle tecniche As is e To be.