Robotic multidirectional and supportless 3d printing with a mobile build platform on the manipulator end-effector and a fixed extrusion deposition head

Additive manufacturing refers to a manufacturing process whereby the ma- terials are deposited layer by layer in predetermined steps by means of com- puter algorithms [1]. This process is achieved by a visual computed Aided Design (CAD) three dimensional model which is then manufactured accord- ingly by the machine. This transformative approach is in contrast with the conventional manufacturing methodology where the material is removed by means of milling, machining, carving, shaping or other means. The conven- tional approach always involves the removal of a material and is therefore term subtractive manufacturing. The advances made in additive manufac- turing have had multiplicity of applications in the industry 4.0 revolution. In lieu of these advances is the role of robots in additive manufacturing com- monly phrased as multi-axis robotic assisted additive manufacturing. This thesis will focus on robotic assisted additive manufacturing and its categoriza- tion: multi-directional fabrication, conformal deposition, large scale additive manufacturing and supportless additive manufacturing. The competitive ad- vantage of robotic assisted additive manufacturing over conventional additive manufacturing through the use of 3D printers will be highlighted. Support- less additive manufacturing is the focus of study for this project because of the less build time, less material wastage and the ability to build complex geometrical shapes 3D objects [2]. Mitsubishi RV 2F Q model robot is used for the project with the working volume user de_ned which is smaller than the entire global working volume in order to exploit the full rotational range of the end-e_ector and to minimized collision. Test are then conducted tak- ing cognizance of parameters like gravity of the material from the nozzle of the extruder, the height of the moving plate from the extruder and rotation and position of the end-e_ector. The printing is then done using optimal volume decomposition [3] which is done using the sequence from product idea to _nal product in the six degree of freedom multiplane printing system process. Tests were conducted and the results of the tests evaluated. The limitations of the projected were identi_ed and discussed. Solutions proposed and opportunities for further research highlighted.

Robotizzato multidirezionale e stampa 3D senza supporto con una piattaforma di costruzione mobile sul manipolatore e una testa di deposizione estrusione fissa. La produzione additiva si riferisce ad un processo di produzione in cui il ma- I materiali vengono depositati strato per strato in passi prestabiliti per mezzo di com- algoritmi puter [1]. Questo processo è ottenuto con un calcolo visivo Aided Progettazione (CAD) modello tridimensionale che viene poi prodotto con il sistema CAD. in modo ingombrante dalla macchina. Questo approccio trasformativo è in contrasto con l'approccio metodologia di produzione convenzionale in cui il materiale viene rimosso da mezzi di fresatura, lavorazione, intaglio, modellatura o altri mezzi. La convenzione- L'approccio individuale comporta sempre la rimozione di un materiale ed è quindi termine produzione sottrattiva. I progressi compiuti nella produzione di additivi turing hanno avuto una molteplicità di applicazioni nell'industria 4.0 rivoluzione. Al posto di questi progressi c'è il ruolo dei robot nella produzione additiva com- monly fraseggiato come produzione additiva robotizzata multiasse assistita. Questo La tesi si concentrerà sulla produzione additiva robotizzata assistita e la sua categoriza- tazione: fabbricazione multidirezionale, deposizione conforme, additivo su larga scala produzione e produzione additiva senza supporto. La competitiva ad- Vantaggio della produzione di additivi robotizzati rispetto agli additivi convenzionali La produzione attraverso l'uso di stampanti 3D sarà evidenziata. Supporto- meno produzione additiva è al centro degli studi di questo progetto a causa del minor tempo di costruzione, meno sprechi di materiale e la capacità di costruire complessi forme geometriche oggetti 3D [2]. Viene utilizzato il robot modello Q Mitsubishi RV 2F modello Q per il progetto con il volume di lavoro utente de_ned che è più piccolo di l'intero volume di lavoro globale per sfruttare l'intero campo di rotazione dell'end-e_ector e per ridurre al minimo la collisione. I test vengono poi condotti tak- Conoscenza di parametri come la gravità del materiale dall'ugello di l'estrusore, l'altezza della piastra mobile dall'estrusore e la rotazione e la posizione del settore finale. La stampa viene quindi eseguita utilizzando il metodo ottimale decomposizione del volume [3] che viene effettuata utilizzando la sequenza dal prodotto idea a _nal prodotto nel sistema di stampa a sei gradi di libertà multipiano processo. Sono stati condotti dei test e i risultati dei test sono stati valutati. Il sito i limiti del progetto sono stati identificati e discussi. Soluzioni proposte e si sono evidenziate le opportunità di ulteriori ricerche.