I
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PISA
Facoltà di Ingegneria
Corso di laurea in Ingegneria Meccanica
Tesi di laurea
STUDIO TEORICO-SPERIMENTALE SULLA
ASPORTAZIONE MEDIANTE LASER DI POLIMERI
ACRILICI AL FINE DELLA REALIZZAZIONE DI PROTOTIPI
Candidato:
Luca Romoli
Relatori:
Prof. Ing. Giovanni Tantussi
Prof. Ing. Gino Dini
20 Dicembre 2005
Archivio tesi del corso di laurea in Ingegneria Meccanica (79/05)
Anno accademico 2004/2005
II
Indice
1. Introduzione
...1
1.1. Premessa...1
1.2. Tecniche tradizionali di lavorazione per sottrazione di materiale...2
1.2.1. Parametri di taglio ed utensili per stampisti...3
1.2.2. Taglio di materiali non-convenzionali...7
1.3. Tecniche non tradizionali di lavorazione per sottrazione di materiale...10
1.3.1. Elettroerosione...11
1.3.2. Lavorazioni elettrochimiche...13
1.3.3. Lavorazioni con getto d’acqua...15
1.3.4. Lavorazioni ad ultrasuoni...16
1.3.5. Lavorazione dei metalli con fascio laser...17
2. Impiego del laser nelle lavorazioni di materiali non convenzionali
...22
2.1. Premessa...22
2.2. Polimeri...22
2.2.1. Taglio per asportazione di materiale fuso...24
2.2.2. Taglio per vaporizzazione...26
2.2.2.1. Un modello per il taglio e la foratura...27
2.2.3. Taglio per degradazione chimica...34
2.2.4. Ablazione laser...36
2.3. Materiali compositi...42
2.4. Materiali ceramici e vetri...44
2.5. Obiettivi dello studio sperimentale...46
3. L’apparato sperimentale
...49
3.1. Premessa...49
III
3.2.1. La sorgente laser...53
3.2.1.1. Profilo spaziale del fascio laser...55
3.2.1.2. Misura della potenza del fascio...56
3.2.1.3. Collimazione del fascio...60
3.2.1.4. Centraggio del fascio laser...63
3.2.2. Galvanospecchi...65
3.2.3. Aspirazione dei fumi...67
3.3. Proprietà chimico-fisiche del Plexiglas...71
3.3.1. Spettroscopia di assorbimento infrarosso...74
3.4. Posizionamento e riferimento del materiale...79
4. Il piano delle prove
...82
4.1. Premessa...82
4.2. Impostazione del piano delle prove...82
4.3. Traccia singola...86
4.3.1. Parametri variabili...90
4.3.2. Profondità della traccia...91
4.3.2.1. Modello previsionale...92
4.3.2.2. Misura dei dati sperimentali...96
4.3.3. Larghezza della traccia...101
4.3.3.1. Modello previsionale...102
4.3.3.2. Misura dei dati sperimentali...104
4.3.4. Rettilineità della traccia...105
4.3.5. Variazione del profilo di una traccia...108
4.3.5.1. Modello previsionale...109
4.3.5.2. Misura dei dati sperimentali...111
4.3.5.3. Interdipendenza tra lunghezza e profondità...115
4.4. Sovrapposizione delle tracce...116
4.4.1. Passo di scansione...119
4.4.1.1. Modello previsionale...120
4.4.1.2. Impostazione del layout delle prove...122
IV
4.4.1.4. Rugosità...126
4.5. Asportazione strato per strato...131
4.5.1. Orientamento di scansione...132
4.5.1.1. Profondità...134
4.5.1.2. Rugosità...136
4.5.2. Aumento del numero di strati...139
4.5.2.1. Larghezza...139
4.5.2.2. Profondità...142
4.5.2.3. Rugosità...143
5. Prove preliminari per la realizzazione di cavità
...147
5.1. Premessa...147
5.2. Risoluzione del processo...147
5.3. Implementazione dell’operazione di slicing ...151
5.4. Realizzazione delle cavità...154
