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Ispessimento di superfici matematiche per la fabbricazione mediante tecniche di Additive Manufacuring
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Analisi morfometrica delle schiume metalliche
No full textLe schiume metalliche sono materiali cellulari che presentano notevoli proprietà in campo acustico, termico, elettrico e meccanico: peso ridotto, buona rigidità, resistenza meccanica, capacità di smorzamento delle vibrazioni e del rumore, resistenza agli shock e conducibilità termica ridotta o elevata a seconda del tipo di schiuma.
Le possibili applicazioni dipendono da numerosi parametri quali ad esempio il tipo di metallo, la porosità (aperta o chiusa), i parametri di processo con cui vengono ottenuta la schiuma (temperatura, pressione, tempo di permanenza, fluidità del fuso ecc.), la densità e, non di minore importanza, i costi.
Uno dei metodi più utilizzati per produrre schiume metalliche è quello delle polveri compattate. Esso consiste nel mescolare polveri metalliche con un materiale in grado di liberare gas (idruri metallici) e pressare la miscela per ottenere un precursore compatto. Successivamente il metallo viene portato vicino alla temperatura di fusione determinando l'espansione del precursore che forma la sua struttura porosa.
Una soluzione diversa è quella del "replication casting". Essa consiste nel far infiltrare il metallo liquido all'interno di un materiale solubile, tipicamente cristalli impaccati. Ciò genera una struttura particolarmente omogenea e dipendente dall'impaccamento dei granuli.
La densità delle schiume e la loro morfologia sono strettamente dipendenti dal processo di fabbricazione e da queste dipendono le caratteristiche del materiale finale. Diversi studi hanno evidenziato la correlazione tra le proprietà e la struttura cellulare e tra le distribuzioni dei vuoti e le simulazioni agli elementi finiti.
Questo lavoro si pone l'obiettivo di misurare caratteristiche morfologiche delle schiume prodotte da polveri compatte e per infiltrazione correlandole ai processi di fabbricazione. Lo studio è stato condotto mediante l'uso di due tecniche: la prima con suddivisione interna delle celle, la seconda senza suddivisione. Mediante l'add-on Digital image processing è stato possibile calibrare le immagini di partenza ed ovviare a problemi di distorsione radiale e prospettica. In Mathematica 8.04 l'immagine calibrata è stata migliorata e binarizzata. Tramite una routine semi-automatica i vuoti uniti sono stati separati con l'uso della tecnica Watershed. Alternativamente l'immagine è stata segmentata senza suddivisione interna. Sono quindi state estratte le componenti morfologiche impiegando particolari indicatori di forma per l'analisi dei risultati
Design for manufacturing of surfaces to improve accuracy in fused deposition modeling
No full textFused Deposition Modeling is an Additive Manufacturing technology able to fabricate prototypes, tooling and functional parts without geometrical complexity limitations. Despite of the potential advantages of this technology, a limiting aspect of its industrial diffusion is the obtainable accuracy. The literature highlighted that significant deviations from the nominal values are observed: these deviations are not constant over all the part surfaces but strictly depend upon the process parameters, i.e. the layer thickness and the deposition angle. This involves poor surface quality: the parts could not satisfy the design specifications nor assure the functionality and the assembly fit with other components. The aim of this work is the development of a design for manufacturing methodology able to improve the dimensional accuracy obtainable by this technology. It operates in the design model step performing a virtual model preprocessing: an anisotropic offset is applied to the surfaces, defined by a mathematical formulation, in order to compensate for the abovementioned dimensional deviations. This way, without to eliminate the physical sources of the errors, it is possible to obtain a part with dimensional values very close to nominal ones. This method does not require any additional resources for its application such as preliminary artifact construction and measurements
Particle tracking in horizontal ball milling
No full textBall milling is a material processing method that allows near room temperature process of elements in powder and permits to synthesize materials with peculiar properties otherwise difficult or impossible to obtain. Due to the repeated fractures and cold welding of the reactants particles, solid solutions, amorphous alloys and equilibrium nanostructured materials can be obtained. Products coming from mechanosynthesis process can be advantageously applied as high performance structural and functional materials. Different milling devices can be utilized for the powder processing: planetary mill, attritor, horizontal ball mill, ID and 3D vibrating machines. The wide differentiation in configuration of the mills obstacles the development of a unified model on powder transformation kinetics in the milling process and then most of processing procedures are still developed by using a trial and error method. The focus of this paper is on a horizontal fixed vial ball mill; in this configuration a high speed rotor launches several tumbling against the vial wall. During hits, a quantity of energy is released to the trapped powder and the solid state reactions are promoted. To characterize the powder transformation process, knowledge of the kinematics of the balls system must be inferred. For this purpose an experimental setup based on digital image acquisition was constructed and the movement of balls inside the vial was filmed. Particle trace analysis methodology permitted to obtain balls trajectories, velocity vector field and total hit frequency. The kinetic energy of the impacting balls inside the vial was quantified, so that the energy released to the powder in a milling experiment can be estimated. Copyright © 2006 by ASME
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