Sviluppo di un separatore di plastica basato sulla densità

This thesis addresses the mechanical, structural, and manufacturing challenges of a density-based plastic separation machine designed for industrial recycling applications. In a growing market where sustainable waste management and material recovery are increasingly critical, machines that can reliably and efficiently separate plastics by density are of high industrial value. The core of this work focuses on reengineering the machine’s key subsystems—including the rotor, maintenance access structures, and support components—with an emphasis on improving mechanical reliability, manufacturability, and operational safety. Specific attention was given to optimizing the rotor’s geometry and weight, enhancing contamination protection, redesigning structural joints, and introducing foldable hydraulic access systems. These interventions were supported by detailed finite element simulations using ANSYS to ensure structural safety under both static and dynamic loading conditions. The analyses confirmed substantial improvements across multiple areas: A 25% reduction in rotor weight, enabling compatibility with the existing 0.75 kW motor A 90% reduction in contamination-related failures through redesigned clearances and sealed bearings. Up to 81% faster maintenance access and reduced downtime via modular housings and foldable platforms. All structural components demonstrated stress levels safely within elastic limits, with factors of safety above 4.0 in critical regions. Beyond functional redesigns, manufacturing-oriented strategies such as material optimization, CNC sheet layout planning, poka-yoke principles, and interchangeable part logic led to significant reductions in fabrication time, material waste, and assembly complexity—key factors for scalable production. Looking forward, the developed design platform serves as a foundation for future automation, modular scalability, and integration into broader smart recycling systems. Further advancements may include automated sensor-based control, AI-driven separation feedback loops, and predictive maintenance features.

Questa tesi affronta le sfide meccaniche, strutturali e produttive di una macchina per la separazione della plastica basata sulla densità, progettata per applicazioni di riciclaggio industriale. In un mercato in crescita, in cui la gestione sostenibile dei rifiuti e il recupero dei materiali sono sempre più critici, le macchine in grado di separare la plastica in modo affidabile ed efficiente in base alla densità hanno un elevato valore industriale. Il fulcro di questo lavoro si concentra sulla riprogettazione dei sottosistemi chiave della macchina, inclusi il rotore, le strutture di accesso per la manutenzione e i componenti di supporto, con particolare attenzione al miglioramento dell'affidabilità meccanica, della producibilità e della sicurezza operativa. Particolare attenzione è stata dedicata all'ottimizzazione della geometria e del peso del rotore, al miglioramento della protezione dalla contaminazione, alla riprogettazione dei giunti strutturali e all'introduzione di sistemi di accesso idraulici pieghevoli. Questi interventi sono stati supportati da simulazioni dettagliate agli elementi finiti con ANSYS per garantire la sicurezza strutturale in condizioni di carico sia statiche che dinamiche. Le analisi hanno confermato miglioramenti sostanziali in diverse aree: Una riduzione del 25% del peso del rotore, che consente la compatibilità con il motore esistente da 0,75 kW; Una riduzione del 90% dei guasti dovuti alla contaminazione grazie alla riprogettazione dei giochi e dei cuscinetti sigillati. Accesso alla manutenzione fino all'81% più rapido e tempi di fermo ridotti grazie ad alloggiamenti modulari e piattaforme pieghevoli. Tutti i componenti strutturali hanno dimostrato livelli di sollecitazione entro i limiti elastici, con fattori di sicurezza superiori a 4,0 nelle aree critiche. Oltre alle riprogettazioni funzionali, strategie orientate alla produzione come l'ottimizzazione dei materiali, la pianificazione del layout della lamiera CNC, i principi poka-yoke e la logica dei componenti intercambiabili hanno portato a significative riduzioni dei tempi di fabbricazione, degli sprechi di materiale e della complessità di assemblaggio, fattori chiave per una produzione scalabile. Guardando al futuro, la piattaforma di progettazione sviluppata fungerà da base per l'automazione futura, la scalabilità modulare e l'integrazione in sistemi di riciclo intelligenti più ampi. Ulteriori progressi potrebbero includere il controllo automatizzato basato su sensori, cicli di feedback di separazione basati sull'intelligenza artificiale e funzionalità di manutenzione predittiva.