605 research outputs found
An Experimental Approach to Manufacturability Assessment of Microfluidic Devices Produced by Stereolithography
No full textLab-on-a-Chips integrate a variety of laboratory functions and embed microchannels for small fluid volume handling. These devices are used in medicine, chemistry, and biotechnology applications but a large diffusion is limited due to the manufacturing cost of traditional processes. Additive Manufacturing offers affordable alternatives for the production of microfluidic devices, because the fabrication of embedded micrometric channels is enabled. Stereolithography gained particular attention due to the low cost of both available machines and suitable polymeric materials to be processed. The main restriction to the adoption of this technique comes from the obtainable dimensional accuracy that depends not only on design, but also on process set-up. Firstly, the paper analyses theoretically the physics of stereolithographic processes and focuses on main phenomena related to microchannel manufacturing. Then, specific experimental activities are designed to investigate the combined effect of design and process parameters on the achievable dimensional accuracy of embedded microchannels manufactured through a commercial desktop stereolithography apparatus. In particular, the combined effect of channel nominal dimensions, build orientations and the layer thickness on the obtainable accuracy is examined by referring to a benchmark geometry. The collated experimental data showed that a number of combinations are successful. Besides, the experimental activity revealed that appropriate combinations of design, build orientation and manufacturing parameters can overcome the dimensional limitations reported in previous studies. Both binary logistic regression models to predict the manufacturability of microchannels and linear regression models to estimate the achievable accuracy for those geometries that can be produced successfully are developed
Prediction of Kansei engineering features for bottle design by a Knowledge Based System
No full textThe aesthetic appeal of industrial products is an important requirement in the modern global market; even more relevant in case of large-scale products without special requirements in terms of performances such as bottles for mass distribution. The present paper proposes a Knowledge-Based System that integrates a semi-automatic tool for product design generation with a concept-tool for predicting the emotional impact of bottle design. With the aim to ensure the feasibility of the product without modifying the designer intention, the system combines rules and constraints related to geometries, materials, manufacturing processes, the top load and the inner pressure resistance. It is focused on a predictive case-based procedure, which exploits Artificial Neural Networks performances. The implemented tool assists the user to elaborate a preliminary forecast about the perception of an object based on some of its features through the Kansei engineering approach
Tecnologie additive. Introduzione ai processi e alle strategie produttive
No full textQuesto testo intende fornire un’introduzione alle tecnologie additive, partendo da alcuni principi generali e proseguendo con la descrizione dei processi.
Date la giovane storia e la continua innovazione di questi processi, la descri- zione che si andrà a fare non potrà che essere la fotografia di un soggetto in movimento, che rischia di essere già obsoleta nel momento in cui il lettore ne prenderà visione. Per questo motivo, si limiteranno le indicazioni in merito al- le prestazioni (meccaniche, fisiche e dimensionali) dei processi descritti, che per prime vengono continuamente mutate dai progressi tecnologici.
Invece, il testo si soffermerà maggiormente sulle tecnologie di più lungo corso, che risultano essere anche quelle di maggior diffusione, in quanto ritenute fon- damentali per la comprensione dell’intero panorama. Nondimeno si cercherà di fornire al lettore interessato una panoramica più estesa sulle soluzioni esisten- ti, lasciandogli il compito di approfondire autonomamente le questioni tecniche e lo stato di avanzamento tecnologico di tali processi. Si ammette anche che la trattazione tralasci alcune tecnologie, sperando che quanto trattato fornisca al gli strumenti necessari per approcciarsi autonomamente anche ad esse. Si allega una ampia bibliografia internazionale, all’interno della quale trovare il materiale per tali approfondimenti.
La trattazione dei mutua la classificazione bidimensionale dei processi adot- tata da Pham e Gibson [11], alla quale viene aggiunta una terza dimensione (e non poteva essere altrimenti) con lo scopo di rimarcare alcune differenze carat- teristiche tra le tecnologie a deposizione e quelle a letto di materiale.
L’obiettivo principale è quello di evidenziare alcuni aspetti peculiari delle tec- nologie additive e mettere il lettore a conoscenza delle principali soluzioni tecni- che che ne hanno consentito lo sviluppo. I continui richiami intratestuali mirano inoltre a mostrare i profondi legami che intercorrono tra tecnologie anche molto diverse e le modalità con cui i processi di ultima generazione hanno mutuato e combinato soluzioni già presenti nei processi di più lungo corso. Tramite queste connessioni, inoltre, si intende trasferire al lettore alcuni ragionamenti che attra- versano in maniera trasversale il mondo delle tecnologie additive, accomunando processi apparentemente molto diversi.
Contestualmente alla presentazione delle tecnologie, verranno esposte alcune considerazioni progettuali e le rispettive possibili soluzioni ad esse correlate, così da avvicinare il lettore ai limiti e alle potenzialità dei diversi processi.
Consapevoli del fatto che questa ambizione supera di gran lunga le nostre ca- pacità e gli spazi editoriali, tralasceremo qui alcuni importantissimi aspetti che riguardano, ad esempio, la digitalizzazione, la storia e gli impatti sociali, ambien- tali ed economici di queste tecnologie. Altresì, si limiterà quanto più possibile la menzione delle industrie produttrici dei diversi processi, in quanto si finirebbe inevitabilmente per dimenticare importanti protagonisti
Sistemi Integrati di Lavorazione. Appunti dalle lezioni, esercizi svolti e domande per l'autovalutazione
No full textCosa hanno in comune le macchine utensili a controllo numerico computerizzato e le lavorazioni per asportazione di truciolo con i sistemi di lavorazione laser e le tecnologie di produzione per addizione di materiale? Nonostante l’apparente distanza e le differenze, la struttura di un sistema di produzione, qualsivoglia sia la tecnologia applicata, contiene molti elementi comuni. Si tratta di elementi meccanici, componenti elettriche, elettroniche, meccatroniche e sistemi software. Questi devono essere opportunamente integrati e coordinati per generare un percorso di lavorazione sotto forma di un programma di lavoro in grado di generare la geometria richiesta. Oggi, stiamo assistendo a grandi cambiamenti del sistema fabbrica: alla macchina utensile, sempre più, immaginiamo affiancata una stampante per produzione additiva per ottenere la completa personalizzazione del prodotto. Intanto, isole robotizzate per la saldatura o il taglio (probabilmente con la tecnologia laser) e sistemi per la movimentazione e il controllo del pezzo hanno raggiunto un elevato grado di automazione. L’integrazione orizzontale e verticale del sistema fabbrica, come propugnato nel manifesto tedesco della Industrie 4.0, sta cambiando i confini del sistema di produzione sempre più digitalizzato, automatizzato e integrato ad altre funzioni aziendali. Il presente testo affronta il tema dei sistemi integrati di lavorazione con l’obiettivo di dare una visione d’insieme alle tecnologie e ai sistemi di produzione che, presumibilmente, lo studente incontrerà durante la sua vita professionale. Particolare attenzione è rivolta alla programmazione dei percorsi di lavorazioni sia bordo macchina sia mediante sistemi CAM (Computer Aided Manufacturing). Un eserciziario, che contiene esercizi d’esame risolti sulla programmazione della lavorazione, completa il testo
An application to Stereolithography of a feature recognition algorithm for manufacturability evaluation
No full textAdditive manufacturing processes are experiencing extraordinary growth in present years. Concerning the production of goods by using this technology, expertise and know-how are today relevant while process simulation needs to be extensively validated before acquiring the necessary reliability, which is already achieved and established for a number of manufacturing processes. The objective of the present work is the development of a new algorithm for feature recognition, which is the first step towards an application of rules for manufacturability to digital models. The proposed approach was specifically conceived for design for additive manufacturing (DfAM). The method starts from a graph-based representation of geometric models that is the base for the definition of new and original geometrical entities. Then, an algorithm-based process has been identified and proposed for their detection. Eventually, these geometrical entities have been used for comparison with rules and constraints of DfAM in order to point out possible critical issues for manufacturability. A self-developed plugin software was implemented for the application of proposed procedure in Computer Aided Design systems. Several applications of a set of DfAM rules are provided and tested to validate the method by means of case studies. As a conclusion, such an application demonstrated the suitability of the approach for detections of features that are relevant to an early investigation into Stereolithography manufacturability. Presented approach could be helpful during early phases of product development for detecting critical manufacturing issues and thus for realising an assistant-tool that can help designers by displaying potential solutions to overcome them. Since the very first steps of product design, this integration of manufacturing knowledge allows for a reduction of a number of potential errors occurring during product fabrication and then for a decrease of required time for product development
Sistemi Integrati di Lavorazione
No full textQuesta seconda edizione contiene una rivisitazione e revisione dell’intero testo, che si è resa necessaria per correggere alcune imprecisioni e migliorare nel complesso la leggibilità.
É stato ampliato significativamente l’eserciziario che è costituito da quat- tro sezioni: le domande per l’autovalutazione, una seconda sezione che con- tiene esercizi di programmazione diretta della lavorazione di asportazione, un esempio di dimensionamento per un sistema di lavorazione per il taglio laser e, infine, un esercizio di programmazione automatica mediante CAM.
I numerosi testi risolti saranno d’aiuto per la preparazione dell’esame scritto
Sustainability-Driven Multi-Objective Evolutionary Orienting in Additive Manufacturing
No full textThe build orientation of parts which are produced by Additive Manufacturing processes has a considerable effect on material and energy consumptions. The choice of a specific build orientation from the range available is crucial because it has a direct impact on the economic and environmental aspects of part production.
Several methods based on functional, economic and environmental requirements have been proposed to automate the choice of an optimal orientation. Those approaches involve trade-off conditions concerning environmental aspects that emerge from scientific investigations. Impact indicators are generally aggregated for the purpose of comparison. This approach allows a reduction in the number of items to be compared before making a decision, but some information provided from the life cycle assessment analysis is lost or not fully exploited.
This paper proposes an innovative procedure to overcome these limitations. Firstly, life-cycle impact assessment indicators of the process are considered as the objectives to model the Pareto front of environmentally non-dominated solutions. This first step of the proposed method uses evolutionary algorithms. Then, all the orientations that passed the first selection step are ranked based on their estimated cost to find the optimal solution, which corresponds to the optimal orientation. This approach considers all the environmental impacts during the multi-objective optimisation, according to the principles of impact assessment. This procedure can be applied to any combination of products and additive manufacturing processes.
The proposed method is applied to three additive manufacturing technologies to prove its adaptability. Three popular sample parts are used as benchmarks. The application shows that considerable environmental and economical benefits can be achieved through the proposed approach.
All tests are repeated using two different evolutionary algorithms to show the effects of the calculation method on Pareto results
Mattia Mele's Quick Files
No full textThe Quick Files feature was discontinued and it’s files were migrated into this Project on March 11, 2022. The file URL’s will still resolve properly, and the Quick Files logs are available in the Project’s Recent Activity
A combination of life cycle assessment and knowledge based engineering to evaluate the sustainability of industrial products
No full textThe Life Cycle Thinking and the Knowledge Based Engineering approaches can be integrated in order to allow a preliminary-rough but effective Life Cycle Assessment, since the first phases of the design of an industrial product. In the present paper, we propose a general framework considering a number of different aspects, mainly concerning the manufacturing choices, but also related to the design of the product. The aim is to overcome the eco design paradox and to provide a tool supporting designer during the product concept to increase its sustainability
Mattia Mele's Quick Files
No full textThe Quick Files feature was discontinued and it’s files were migrated into this Project on March 11, 2022. The file URL’s will still resolve properly, and the Quick Files logs are available in the Project’s Recent Activity
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