The use of robotic solutions in additive manufacturing is progressively spreading both in the academic and industrial fields. To make the most of the potential of the robot/additive manufacturing combination, it is necessary to increase the number of degrees of freedom of the additive manufacturing system and of the printing plate. In this thesis work, a heated printing plate solution with one degree of freedom is designed and built to be used to produce objects through Fused Deposition Modeling (FDM) technology. The designed device is composed of several elements, including the heated upper plate for molding, centering pins for plate support, magnetic screws for flatness adjustment and heating elements. To allow the rotational motion of the table, the previously indicated components are constrained to a lower table to which a flange used for connection to a transmission shaft and a rotating collector for the electrical connections is fixed. Interposed between the upper and lower boards there is an insulating layer which allows insulation, temperature uniformity, and efficiency by avoiding thermal dispersions which would have negatively influenced sensitive parts such as the drives. The design was conducted using Autodesk Inventor software for component design, and by Inventor Nastran for thermal and deformation simulation. Thanks to the use of this software, we obtain the dimensions of the components and the power required for the thermal PADs to heat the board up to the operating temperature of 120 °C, suitable for molding the most common materials. All the components were designed and subsequently built using numerical control machinery. The components produced have been assembled and their correct functioning has been verified.
Piattaforma riscaldata rotante per Fused Deposition Modelling. L'impiego di soluzioni robotizzate nell'additive manufacturing sta progressivamente diffondendosi sia in ambito accademico che industriale. Per sfruttare al meglio le potenzialità dell'accoppiata robot/additive manufacturing è necessario incrementare il numero di gradi di libertà del sistema di produzione additiva ed in particolare del piatto di stampa. In questo lavoro di tesi viene progettata e realizzata una soluzione di piatto di stampa riscaldato e provvisto di un grado di libertà da utilizzare per produzione di oggetti attraverso la tecnologia Fused Deposition Modeling (FDM). Il dispositivo progettato è composto da diversi elementi, tra i quali il piatto superiore riscaldato per lo stampaggio, i perni di centraggio per il supporto del piatto, le viti magnetiche per la regolazione della planarità e gli elementi riscaldanti. Per permettere il moto di rotazione della tavola, i componenti precedentemente indicati sono vincolati ad una tavola inferiore a cui è fissata una flangia utilizzata per il collegamento con un albero di trasmissione e di un collettore rotante per le connessioni elettriche. Interposto fra la tavola superiore e quella inferiore vi è uno strato di isolante che permette l’isolamento, l’uniformità di temperatura, e l’efficienza evitando dispersioni termiche che avrebbero influenzato negativamente parti sensibili come gli azionamenti. La progettazione è stata condotta attraverso l'uso del software Autodesk Inventor per il disegno delle componenti, e da Inventor Nastran per la simulazione termica e delle deformazioni. Grazie all’utilizzo di questi software sono state ottenute le dimensioni delle componenti e la potenza necessaria ai PAD termici per riscaldare la tavola fino alla temperatura di esercizio di 120 °C idonea allo stampaggio dei più comuni materiali. La totalità dei componenti è stata progettata e successivamente realizzata tramite l’utilizzo di macchinari a controllo numerico. I componenti prodotti sono stati assemblati e ne è stato verificato il corretto funzionamento.
Rotating heated platform for Fused Deposition Modelling
OMASSI, NICOLAS
2022/2023
Abstract
The use of robotic solutions in additive manufacturing is progressively spreading both in the academic and industrial fields. To make the most of the potential of the robot/additive manufacturing combination, it is necessary to increase the number of degrees of freedom of the additive manufacturing system and of the printing plate. In this thesis work, a heated printing plate solution with one degree of freedom is designed and built to be used to produce objects through Fused Deposition Modeling (FDM) technology. The designed device is composed of several elements, including the heated upper plate for molding, centering pins for plate support, magnetic screws for flatness adjustment and heating elements. To allow the rotational motion of the table, the previously indicated components are constrained to a lower table to which a flange used for connection to a transmission shaft and a rotating collector for the electrical connections is fixed. Interposed between the upper and lower boards there is an insulating layer which allows insulation, temperature uniformity, and efficiency by avoiding thermal dispersions which would have negatively influenced sensitive parts such as the drives. The design was conducted using Autodesk Inventor software for component design, and by Inventor Nastran for thermal and deformation simulation. Thanks to the use of this software, we obtain the dimensions of the components and the power required for the thermal PADs to heat the board up to the operating temperature of 120 °C, suitable for molding the most common materials. All the components were designed and subsequently built using numerical control machinery. The components produced have been assembled and their correct functioning has been verified.È consentito all'utente scaricare e condividere i documenti disponibili a testo pieno in UNITESI UNIPV nel rispetto della licenza Creative Commons del tipo CC BY NC ND.
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https://hdl.handle.net/20.500.14239/16443