Sviluppo e implementazione di un sistema di monitoraggio online per l’analisi termica nel processo di deposizione diretta = Development and implementation of an online monitoring system for thermal analysis in directed deposition process

La tesi ha come obiettivo lo sviluppo e la realizzazione di un sistema di acquisizione della temperatura su componente per applicazione real-time nel processo di deposizione diretta, ovvero una metodologia di additive manufacturing atta alla produzione di manufatti metallici tramite apporto di materiale metallico. La tesi descrive in pima analisi il funzionamento delle tecnologie di additive manufacturing per metalli con descrizione della tecnologia DED - Directed Energy Deposition. Si descrivono le possibili applicazioni, le differenti strategie di deposizione delle macchine DED nonché accenni sommari ai modelli matematici che aiutano a definire lo sviluppo di calore sulla superfice del pezzo. Largo spazio è dato all’analisi degli strumenti e tecniche di acquisizione della temperatura. Vengono descritti i concetti base di misurazione della temperatura ed elencate le principali famiglie di strumenti. L’attenzione si sposta poi verso una più accurata analisi delle termocoppie, lo strumento più adatto agli scopi dell’attività sperimentale. Si descriveranno per tale strumento i principi fisici di funzionamento, i modelli che descrivono il loro comportamento, esempi di funzionamento e infine le tipologie presenti sul mercato. La seconda parte della tesi è invece volta alla descrizione dell’attrezzatura necessaria alla realizzazione del sistema di acquisizione. Si descrive quindi in primis la tipologia di termocoppia selezionata, riportando scheda tecnica ed accessori utili al collegamento ad altre periferiche. Verrà riportata la descrizione dell’amplificatore HBM necessario all’interfacciamento termocoppia-calcolatore e infine anche dei connettori e adattatori utili al corretto settaggio della catena di misura. Verrà descritta tutta la procedura di assemblaggio del sistema, dal montaggio della termocoppia al connettore sino all’interfacciamento della stessa tramite programmazione in LabVIEW con particolare attenzione alla descrizione del funzionamento del sistema di acquisizione dei dati. Viene descritto anche il processo di installazione delle termocoppie all’interno della macchina di deposizione con esempi di metodi di saldatura utilizzati per collegare tali sensori al substrato sul quale poi si effettuano le prove di deposizione. Si riportano in prima analisi i risultati dei test preliminari, condotti non solo allo scopo di verificare il corretto funzionamento del sistema di acquisizione, ma anche per avere dati empirici per la validazione del modello di simulazione numerica. L’ultima parte della tesi ripercorre le strategie individuate in precedenza e le applica ad un caso di studio con l’obiettivo, dunque, di monitorare le temperature e confrontarle con i risultati della simulazione numerica, in modo da verificare l’affidabilità del sistema in condizioni operative e la sua fruibilità per successive attività di ottimizzazione del processo produttivo.