I RICERCATORI DELLA PENN STATE SVILUPPANO UN NUOVO SOFTWARE DI PIANIFICAZIONE DEI PROCESSI PER LA STAMPA 3D A 5 ASSI SENZA SUPPORTO
Un duo di ricercatori della Pennsylvania State University ha sviluppato un software di pianificazione del processo automatizzato specifico per la produzione additiva a cinque assi.
Il programma è guidato da algoritmi progettati per automatizzare il processo di slicing, sfruttando la potenza dei cinque assi e garantendo la stampa 3D senza supporto. Xinyi Xiao cita il risparmio di tempo e costi come motivazione principale del lavoro, che ha presentato come parte del suo programma di dottorato sotto la supervisione di Sanjay Joshi, professore di ingegneria industriale.
Joshi spiega: “Vogliamo automatizzare il processo decisionale per i progetti di produzione per arrivare alla ‘produzione additiva tramite pulsante’. L’idea del software è di rendere completamente automatizzato AM a cinque assi senza la necessità di lavoro manuale o riprogettazione di un prodotto “.
I vantaggi della rotazione
Le macchine a cinque assi, a differenza delle loro controparti convenzionali a tre assi, possono ruotare tra i piani e viaggiare linearmente lungo i piani XYZ. In quanto tale, il sistema può modificare l’orientamento della piattaforma di costruzione e la parte che si trova su di essa. Questo ulteriore grado di libertà angolare consente all’ugello di estrudere materiale sotto le sporgenze e in altri punti difficili da raggiungere, il che significa che le macchine a cinque assi possono stampare geometrie complesse senza la necessità di strutture di supporto.
Senza supporti, viene utilizzato meno materiale e la macchina impiega meno tempo a stampare attivamente, con un notevole risparmio di tempo e costi. Sfortunatamente, il software necessario per far sì che ciò accada è attualmente carente, poiché la stampa 3D a cinque assi è più giovane e semplicemente più complicata della tradizionale FDM a portale.
Xiao aggiunge: “L’AM a cinque assi è un’area giovane e il software non è ancora arrivato. In sostanza, abbiamo sviluppato una metodologia per mappare automaticamente i progetti dal software CAD (progettazione assistita da computer) all’AM per ridurre i passaggi non necessari “.
Come funziona?
Il software di Xiao funziona determinando le singole sezioni di una parte e i loro orientamenti, il che consente ai suoi algoritmi di decidere quale parte del componente verrà stampata per prima e con quale angolo. Attraverso questo processo di scomposizione, la geometria della parte viene scomposta in singoli blocchi, per cui ogni blocco è stampabile sopra il precedente senza alcuna struttura di supporto. Poiché ogni sezione viene stampata nell’ordine predeterminato, la piastra di costruzione si riorienta per impostare il passaggio successivo nella sequenza, in un processo simile alla costruzione con i blocchi Lego.
Ovviamente ci saranno geometrie non stampabili senza strutture di supporto. In questi scenari, l’algoritmo può informare l’utente sulla fattibilità del loro design, consentendo ai progettisti di apportare correzioni e modificare le loro geometrie prima di impegnarsi in una stampa, risparmiando ulteriormente sui costi.
Joshi spiega: “Con un algoritmo, non hai davvero bisogno dell’esperienza dell’utente perché è nel software. L’automazione può aiutare a provare una serie di scenari diversi molto rapidamente prima di creare qualsiasi cosa sulla macchina “.
Xiao ha già annunciato l’intenzione di sviluppare ulteriormente la ricerca da applicare ai sistemi di stampa 3D in metallo industriale, poiché le sue aree di applicazione chiave sono aerospaziale e automobilistica. Conclude: “I componenti metallici di grandi dimensioni, utilizzando la tradizionale produzione additiva, possono richiedere giorni e sprecare molti materiali utilizzando strutture di supporto. La produzione additiva è molto potente e può fare molte cose grazie alla sua flessibilità; tuttavia, ha anche i suoi svantaggi. C’è ancora molto lavoro da fare “.
