Sviluppo di un metodo per l'ottimizzazione della direzione di stampa in processi additivi

La produzione additiva è una delle principali tecnologie dell’industria 4.0, è ampiamente utilizzata nell’industria moderna data la sua automazione e la possibilità di realizzare forme molto complesse con scarti minimi, costi inferiori e velocità maggiore. I componenti realizzati con questa tecnologia soffrono tuttavia di alcuni difetti relativi ad errori dimensionali e volumetrici, inoltre molte delle tecnologie di produzione additiva necessitano di materiali di supporto per realizzare superfici a sbalzo. Va ulteriormente evidenziato che la maggior parte delle tecnologie realizzano parti con una certa anisotropia. Tutte queste considerazioni sono direttamente influenzate dalla scelta della direzione di stampa. Dalla revisione della letteratura non è stato possibile identificare un metodo unico che guidasse la scelta delle direzioni di stampa, ma sono state individuate diverse indicazioni che hanno permesso lo sviluppo di un metodo. Il seguente elaborato di tesi si pone come obiettivo quello di sviluppare un metodo che ottimizzi la scelta delle direzioni di stampa nei processi additivi e che permetta all’utente di essere guidato nella scelta delle direzioni ottimali di stampa. L’elaborato di tesi si sviluppa in diversi capitoli: inizialmente viene riportata una rapida revisione della letteratura che permette di visualizzare le principali informazioni rinvenute dalla revisione. Sono riportate sia nozioni per la scelta della direzione di stampa di singole parti, sia alcune nozioni riguardanti la stampa di un lotto di parti. Successivamente vengono riportati i principali passi del metodo sviluppato, poi applicato a diversi casi di studio. Nel metodo vengono utilizzati diversi criteri di valutazione dell’orientamento ottimale per ogni caso di studio, avvalendosi anche del metodo di scelta multicriterio TOPSIS. I casi di studio sono stati identificati in tre componenti con caratteristiche differenti tra loro. Il metodo sviluppato viene quindi applicato ai tre casi di studio utilizzando diverse tecnologie di stampa e materiali. Le tecnologie utilizzate sono L-PBF, DED, SLS e FDM. Vengono inoltre identificati due scenari possibili per i casi di studio. Il primo scenario in cui viene richiesta rapidità nel processo e il secondo scenario nel quale viene favorita la resistenza meccanica. Essendo uno degli obiettivi del metodo quello di accompagnare l’utente nella scelta della direzione di stampa è una prerogativa l’elevata personalizzazione dei pesi applicati ad ogni criterio. I pesi vengono scelti dall’utente esprimendo giudizi riguardo quattro macroaree identificate in: rapidità, economicità, produttività e resistenza meccanica. I risultati ottenuti hanno mostrato la validità del metodo portando alla scelta delle direzioni ottimizzate per ogni componente del caso di studio. Viene evidenziato che, in alcuni casi, l’applicazione del metodo in prima battuta non permette l’identificazione di una sola direzione ottimale ma potrebbe portare a più soluzioni. Per determinare quindi il vero orientamento ottimale potrebbe essere necessario un ulteriore studio di dettaglio applicando il metodo una seconda volta con una sensibilità maggiore nell’intorno delle direzioni che hanno ottenuto le valutazioni più alte, detti anche punti di massimo relativo della funzione obiettivo. Questa procedura potrebbe essere utilizzata anche nel caso in cui si ritenga fondamentale identificare la direzione ottimale con elevata precisione.