Sistema robotico a 5 assi con tecnologia sottrattiva: “Modelangelo”

MODELANGELO è un sistema di prototipazione rapida basato su PC CAD-driven a cinque assi, che utilizza una tecnologia robotica sottrattiva ed è costituito da sei sottosistemi hardware e software integrati. Il sistema utilizza un modello CAD 3D virtuale per produrre una serie di comandi utilizzati per controllare un set-up robotizzato a cinque assi per spostare l’utensile di taglio, la cui punta è un filo riscaldato che sagoma oggetti di forma complessa. Grazie alla flessibilità intrinseca della configurazione dei sistemi a cinque assi, all’efficiente software sviluppato per il processo di affettatura e alla versatile punta calda (utensile) che utilizza una singolare tecnologia sottrattiva, è possibileintagliare e lavorare tutte le caratteristiche gemoteriche che potrebbero essere raggiunte da un raggio di luce (linea di vista) senza la necessità di assistenza da parte di un operatore.

Il principio di movimentazione dell’utensile e, eventualmente, della piattaforma di sostegno, può essere benissimo affiancato anche alle lavorazioni di Selective Laser Sintering, con una opporutna programmazione del software e l’impiego di un apposito ugello per la sinterizzazione laser della polvere strato per strato.

Mentre la maggior parte delle tecniche RP tradizionali condividono il vantaggio di semplificare il modello 3D in sottili strati 2D, MODELANGELO utilizza la tecnica di “affettatura” solo per consentire al software di generare una serie di comandi per la generazione del profilo del pezzo strato per strato.

Rispetto ai tradizionali metodi RP, MODELANGELO ha numerosi vantaggi:

1. Qualità superficiale: Anche se la complessità dei modelli che i sistemi RP possono generare è impressionante, i modelli risultanti soffrono di scarsa qualità suerficiale a causa della comparsa di uno “scalino” sulla superficie. Ciò è dovuto al fatto che gli strati (sia con approccio riempitivo come SLA o SLS o con approccio stratificato come LOM) sono

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fisicamente generati uno alla volta, rendendo la qualità superficiale una funzione diretta dello spessore dello strato generato. MODELANGELO non soffre di tale inconveniente grazie ai tagli relativamente delicati prodotti riducendo il passo del taglio, inoltre è in grado di eliminare tutti i gradini generati dal percorso di un altro utensile

2. Velocità: Poichè MODELANGELO utilizza un metodo sottrattivo, la velocità di produzione è superiore sia ai metodi di riempimento (per esempio SLA), sia alle tecniche di taglio del contorno (come LOM). Le velocità di taglio raggiunte sono comprese tra 0,25 e 0,5 m/s; velocità superiori sono possibili, ma è richiesta una maggiore rigidità della struttura per evitare vibrazioni della punta dell’utensile.

3. Flessibilità: Questo robot possiede una elevata flessibilità di lavorazione dato che l’intaglio non è generato per strati, ma

intagliato, l’asse dirotazione può essere modificato

lavorazione, facilitare il processo e migliorare la qualità supoerficiale. 4. Il processo di taglio impiegato porta a

(dal momento che il taglio avviene a temperature sueperiori a T

TEMP DI FUSIONE, CIOE T MAX!!!!!!!!!)), configurazione a bassa rigidità (dal momento che le forze di taglio sono basse)

Il sistema MODELANGELO presenta un sistema modulare composto da sei sottosistemi integrati (Mechanisms, TipTool, Software, Port

Nella Fig.40 è mostrata una vista dall’alto della configurazione del sistema, con una visione dettagliata dell’utensile.

Fig.40. Modello 3D della struttura del sistema MODELANGELO (a); componenti principali del sistema

fisicamente generati uno alla volta, rendendo la qualità superficiale una funzione diretta lo strato generato. MODELANGELO non soffre di tale inconveniente grazie ai tagli relativamente delicati prodotti riducendo il passo del taglio, inoltre è in grado di eliminare tutti i gradini generati dal percorso di un altro utensile

MODELANGELO utilizza un metodo sottrattivo, la velocità di produzione è superiore sia ai metodi di riempimento (per esempio SLA), sia alle tecniche di taglio del contorno (come LOM). Le velocità di taglio raggiunte sono comprese tra 0,25 e 0,5 m/s; à superiori sono possibili, ma è richiesta una maggiore rigidità della struttura per evitare vibrazioni della punta dell’utensile.

Flessibilità: Questo robot possiede una elevata flessibilità di lavorazione dato che l’intaglio non è generato per strati, ma come un’unica operazione, inoltre, a seconda del modello intagliato, l’asse dirotazione può essere modificato per velocizzare il processo di lavorazione, facilitare il processo e migliorare la qualità supoerficiale.

Il processo di taglio impiegato porta a diversi vantaggi: forze di taglio estremamente basse (dal momento che il taglio avviene a temperature sueperiori a Tm (CREDO CHE SIA LA TEMP DI FUSIONE, CIOE T MAX!!!!!!!!!)), configurazione a bassa rigidità (dal momento che le forze di taglio sono basse) e bassi costi di installazione

Il sistema MODELANGELO presenta un sistema modulare composto da sei sottosistemi integrati (Mechanisms, TipTool, Software, PortMessenger, Controller, ReadNFeed).

è mostrata una vista dall’alto della configurazione del sistema, con una visione

ra del sistema MODELANGELO (a); vista dall’ alto che mostra gli assi ed i componenti principali del sistema (b) (HAMADE – ZEINEDDINE – AKLE – SMAILI 2005, p. 135)

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fisicamente generati uno alla volta, rendendo la qualità superficiale una funzione diretta lo strato generato. MODELANGELO non soffre di tale inconveniente grazie ai tagli relativamente delicati prodotti riducendo il passo del taglio, inoltre è in grado

MODELANGELO utilizza un metodo sottrattivo, la velocità di produzione è superiore sia ai metodi di riempimento (per esempio SLA), sia alle tecniche di taglio del contorno (come LOM). Le velocità di taglio raggiunte sono comprese tra 0,25 e 0,5 m/s; à superiori sono possibili, ma è richiesta una maggiore rigidità della struttura per

Flessibilità: Questo robot possiede una elevata flessibilità di lavorazione dato che l’intaglio come un’unica operazione, inoltre, a seconda del modello per velocizzare il processo di

diversi vantaggi: forze di taglio estremamente basse (CREDO CHE SIA LA TEMP DI FUSIONE, CIOE T MAX!!!!!!!!!)), configurazione a bassa rigidità (dal momento

Il sistema MODELANGELO presenta un sistema modulare composto da sei sottosistemi integrati

è mostrata una vista dall’alto della configurazione del sistema, con una visione

vista dall’ alto che mostra gli assi ed i SMAILI 2005, p. 135).

Le coordinate del sistema sono espresse in coordinate cilindriche con cinque assi: due traslazionali (asse R e Z) e tre di rotazione (α, θ

Il braccio robotico è stato sviluppato in modo tale

retta e di inclinarsi rispetto al piano di movimentazione (piano R

Fig.41. Lunghezze e assi di riferimento del sistema avambraccio (HAMADE

Nella Fig.41 sono mostrate le lunghezze e gli assi di riferimento dell’utensile (sistema avambraccio braccio). Il braccio porta l’utensile, un motore passo

l’angolazione θ (con incrementi di

La puleggia 2 (di raggio :;) è fissata alla base, ed aziona la puleggia 1 (di raggio

braccio superiore tramite una cinghia. La relazione tra

Per generare il moto rettilineo desiderato, il seguente vincolo deve essere soddisfatto per tutti i valori di Δθ=:

Nel caso particolare l1 = l2 :

La relazione tra i raggi delle pulegge diventa:

La lunghezza totale di collegamento, 2l, è stata scelta in modo che la lunghezza totale del braccio completamente allungato è uguale alla dimensione del modello che può essere scolpito, ovvero 20 cm.

La distanza dalla punta dell’utensile al centro di rotazione dell’ava

Le coordinate del sistema sono espresse in coordinate cilindriche con cinque assi: due traslazionali α, θ, e γ).

Il braccio robotico è stato sviluppato in modo tale da essere in grado di muoversi lunga una linea di inclinarsi rispetto al piano di movimentazione (piano R-Z).

Fig.41. Lunghezze e assi di riferimento del sistema avambraccio-braccio (HAMADE – ZEINEDDINE – AKLE – SMAILI 2005, p. 136).

sono mostrate le lunghezze e gli assi di riferimento dell’utensile (sistema avambraccio porta l’utensile, un motore passo-passo ruota l’avambraccio cambiando (con incrementi di Δθ = 0,072 °).

è fissata alla base, ed aziona la puleggia 1 (di raggio braccio superiore tramite una cinghia. La relazione tra Δθ= e Δθ; è espressa come:

Δθ= > Δθ;?

1 A :₌ :;

Per generare il moto rettilineo desiderato, il seguente vincolo deve essere soddisfatto per tutti i

l1·sinθ1 + l2·sinθ2 = 0

Δθ= > AΔθ;

La relazione tra i raggi delle pulegge diventa:

:= > 2 ? :;

totale di collegamento, 2l, è stata scelta in modo che la lunghezza totale del braccio completamente allungato è uguale alla dimensione del modello che può essere scolpito, ovvero 20

La distanza dalla punta dell’utensile al centro di rotazione dell’avambraccio, s, è data da: s = 2l·cosθ

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Le coordinate del sistema sono espresse in coordinate cilindriche con cinque assi: due traslazionali

in grado di muoversi lunga una linea

braccio SMAILI 2005, p. 136).

sono mostrate le lunghezze e gli assi di riferimento dell’utensile (sistema avambraccio- passo ruota l’avambraccio cambiando

è fissata alla base, ed aziona la puleggia 1 (di raggio :=) fissata al

è espressa come:

Per generare il moto rettilineo desiderato, il seguente vincolo deve essere soddisfatto per tutti i

totale di collegamento, 2l, è stata scelta in modo che la lunghezza totale del braccio completamente allungato è uguale alla dimensione del modello che può essere scolpito, ovvero 20

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Derivando questa equazione rispetto al tempo, si ottiene la velocità della punta dell’utensile: v = 2l·ω·cosθ

Il raggio deve essere aumentato proporzionalmente alla velocità della punta dell’utensile, al fine di mantenere la punta sempre nella stessa posizione radiale.

Nella figura...fig sopra a destra..conviene che le numero con (a) e (b)... è rappresentato un primo piano dell’utensile. L’asse r della cremagliera può estendersi fino a 30 cm e fornisce supporto lungo l’asse r. Su di esso è montato un supporto regolabile in alluminio per sorreggere il meccanismo della punta dell’utensile. Il supporto è fissato alla cremagliera ad una estremità da 4 viti (vedi fig 3 dell’articolo 11....sta rappresentata sopra!!!), che prevedono la regolazione verticale del supporto lungo l’asse z. Sull’altra estremità della cremagliera, il motore passo-passo permette una rotazione θ con un meccanismo pignone-ingranaggi.

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Sitografia

• http://www.subfornituranews.it/stampa-3d-le-innovazioni-nellimplantologia/