Progettazione di un "recoater blade" per macchina laser a letto di polvere metallica = Design of a "Recoater Blade" for a Metal Powder Bed Laser Machine

Il lavoro di questa tesi si concentra sulla riprogettazione del recoater blade di una macchina PBF-LB/M. A causa di un problema di progettazione del recoater blade e della scelta del motore elettrico che lo movimenta, durante la stesura della polvere si possono innescare delle vibrazioni che si ripercuotono sull’intero sistema. Ciò può determinare delle difettosità sui pezzi realizzati. Per comprendere meglio la natura e l’origine di queste vibrazioni, è stata effettuata un’analisi agli elementi finiti (FEM). Questa analisi ha permesso di osservare le deformazioni strutturali sotto carico, evidenziando come il peso eccessivo della struttura causasse un’eccessiva inflessione. Queste deformazioni erano direttamente riconducibili alle vibrazioni osservate durante la stesura dello strato di polvere. Per risolvere tale problematica, la struttura è stata riprogettata unendo all’analisi FEM l’ottimizzazione topologica per avere un’indicazione di massima su dove si può agire a livello di aumento e riduzione del materiale. I risultati sono stati modificati e adattati al fine di rendere idonea la nuova struttura alla produzione, non solo con tecnologie tradizionali ad asportazione di truciolo, ma anche con tecnologie di additive manufacturing per la riduzione del materiale di scarto in produzione. La struttura progettata è molto più leggera e rigida rispetto all’originale, con una riduzione della massa di circa il 50% e delle inflessioni di circa il 97%. Questi miglioramenti permettono di migliorare la stabilità del recoater, riducendo le vibrazioni durante l’esercizio e, di conseguenza, migliorando significativamente la qualità del processo di copertura della polvere.