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PORTALE DELLA DIDATTICA

Tecniche di fabbricazione additiva

01RKGNE

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/16 10 B - Caratterizzanti Ingegneria meccanica
2019/20
L’insegnamento ha come obiettivo quello di fornire un’introduzione generale sulla tecnologia della fabbricazione additiva nonché le motivazioni che sono alla base della sua diffusione globale nei settori industriali (quali aerospazio, automobile, bianco) e non (quali biomedicale, gioielleria). Viene analizzato il ciclo della FA, vengono classificate le tecniche ed illustrati i principali campi di applicazione. Sono descritte nel dettaglio le tecniche di FA attualmente disponibili sul mercato; per ciascuna tecnica vengono indicati i materiali disponibili, i vantaggi e i limiti, i principali settori di utilizzo e le prospettive future. Verrà affrontato il tema dell’introduzione del sistema di FA nell’impresa, evidenziando i prerequisiti necessari, le criticità, le modalità di gestione e le modifiche che si rendono necessarie sulla supply chain e sulla piattaforma ICT aziendale. Viene inoltre trattato il tema dell’integrazione delle tecniche di FA con i processi convenzionali per massimizzare i vantaggi di entrambe le soluzioni. Vengono infine illustrate le tecniche di FA in fase di sviluppo che potranno diffondersi sul mercato nel prossimo futuro.
The objective of the lectures is to offer a general introduction to additive manufacturing technologies, but also to explain the reasons behind their worldwide diffusion in various industrial sectors (such as the aerospace, automobile and white engineering sectors) and in other sectors (such as the biomedical and jewelry sectors). The AM cycle will be analyzed, the techniques will be classified and the main application fields will be illustrated. The AM techniques that are currently available on the market will be described in detail; the materials that are available, the advantages and drawbacks, the main sectors of use and the future perspectives will be indicated for each technique. The theme of the introduction of the AM system into industry will be dealt with, highlighting the necessary requirements, the criteria, the management modality and the modifications to the supply chain and to the ICT company platform that will be necessary. The theme of the integration of AM techniques with conventional processes will also be dealt with, in order to maximize the advantages of both solutions. Finally, the AM techniques that could become widespread on the market in the near future will be illustrated as they develop.
L’insegnamento intende fornire all’allievo la conoscenza approfondita delle tecnologie della fabbricazione additiva e dei relativi campi applicativi, sviluppando in esso l’abilità di definire la strategia di scelta più idonea in funzione del prodotto, del materiale e del volume produttivo. L’allievo sarà inoltre in grado di integrare le tecniche di FA con quelle convenzionali per massimizzare i vantaggi in termini di riduzione dei costi e del time to market. Al termine dell’insegnamento si chiederà allo studente di: 1. conoscere i sistemi di FA disponibili sul mercato, i materiali associati a ciascuna tecnica, i vantaggi e i limiti di utilizzo; 2. individuare in funzione della tipologia del prodotto la tecnica di FA più idonea per la riduzione dei tempi e dei costi di sviluppo prodotto/processo; 3. integrare le tecniche di FA con quelle convenzionali; 4. applicare le tecniche di FA a casi applicativi: dal modello concettuale alla produzione definitiva.
The aim of the subject is to offer the students in-depth knowledge of additive manufacturing technologies and the relative application fields, while developing their ability to define the most suitable selection strategies on the basis of the product, of the material and of the production volume. The students will also be able to integrate AM techniques with conventional ones in order to maximize the advantages, in terms of reduction of costs and time to market. At the end of the semester, the students will be asked to: 1. Have knowledge of the AM systems available on the market, the materials associated with each technique, as well as the advantages and the drawbacks of their use; 2. Identify the most suitable AM technique to obtain a reduction in the product/process development times and costs on the basis of the typology of the product; 3. Integrate AM technologies with conventional ones; 4. Apply AM techniques to practical cases: from the conceptual model to the final production.
L’allievo che segue l’insegnamento deve avere conoscenze di disegno tecnico industriale, tecniche di modellazione CAD tridimensionale e dei processi manifatturieri convenzionali.
The students who follow the subject must have knowledge of industrial technical drawing, CAD 3D modeling techniques and conventional manufacturing processes.
Lezioni (60 ore) 1. La fabbricazione additiva (FA) • La filosofia della fabbricazione per piani e la sua giustificazione economica; • L’integrazione con i sistemi CAD 3D; • Classificazione delle tecniche di FA; • Le motivazioni economiche che sono alla base della diffusione delle tecniche di FA. 2. Le tecniche di FA per destinate alla produzione di componenti in materiale polimerico: • Stereolitografia; • Processi Polyjet/Project; • Direct light projection • Drop on Demand; • Fused Deposition Modelling; • 3D Printing • Sinterizzazione selettiva laser. 3. Le tecniche di FA per destinate alla produzione di componenti in materiale metallico: • Processi a letto di polvere:  Selective laser melting;  Selective laser sintering;  Electron Beam Melting • Deposizione laser; • Electron Beam Additive Manufacturing. 4. Le applicazioni della fabbricazione additiva • Prototipazione funzionale; • Attrezzaggio rapido; • Rapid casting; • Produzione definitiva. 5. Processi di finitura utilizzabili sui componenti polimerici/metallici realizzati mediante fabbricazione additiva e metodologie per la valutazione delle prestazioni delle tecniche. 6. Trend della tecnologia della fabbricazione additiva • Tecniche in fase di sviluppo; • La progressiva introduzione del controllo di processo; • La simulazione di processo come strumento di previsione dei parametri tecnologici; • Dati di mercato relativi alla diffusione delle tecniche e prospettive future. 7. Introduzione delle tecniche di fabbricazione additiva nelle aziende manifatturiera • Analisi dei prerequisiti; • Criteri di scelta della tecnica di fabbricazione additiva e del relativo materiale in funzione dell’applicazione; • Integrazione con i processi convenzionali; • Modalità di gestione della produzione, della supply chain e della piattaforma ICT aziendale. Esercitazioni / Laboratori (40 h) Le esercitazioni svolte presso il laboratorio “RMLAB” del Dipartimento di Sistemi di Produzione ed Economia dell’Azienda, vertono sul: • design for additive manufacturing (DFAM) di componenti in materiale plastico/metallico. I componenti saranno realizzati sugli impianti di FA disponibili presso il laboratorio del Dipartimento di Ingegneria Gestionale e della Produzione e il Centro Interdipartimentale Integrated Additive Manufacturing del Politecnico di Torino (IAM@POLITO); • scelta della tecnica di fabbricazione additiva e del relativo materiale più idonea in funzione dell’applicazione. Sono inoltre previsti: • alcune testimonianze aziendali sui vari argomenti trattati nell’insegnamento; • visite presso aziende operanti nel settore della fabbricazione additiva. Le esercitazioni verranno effettuate in piccoli gruppi sotto la guida del docente con la stesura di una relazione tecnica da presentare in sede di esame.
Lectures (60 h) 1. Additive manufacturing (AM) • The philosophy of layer manufacturing and its economic justification; • Integration with 3D CAD systems; • Classification of AM techniques; • The economic reasons behind the diffusion of AM techniques. 2. AM techniques earmarked for the production of components in polymeric material: • Stereo-lithography; • Polyjet/Project processes; • Direct light projection; • Drop on Demand; • Fused Deposition Modeling; • 3D Printing; • Selective laser sintering. 3. AM techniques earmarked for the production of components in metallic materials: • Powder bed processes:  Selective laser melting;  Selective laser sintering;  Electron Beam Melting. • Laser deposition; • Electron Beam Additive Manufacturing. 4. Additive Manufacturing applications • Functional prototyping; • Rapid tooling; • Rapid casting; • Direct production. 5. Finishing processes that can be used on polymeric/metallic components produced by means of additive manufacturing, and methodologies for the evaluation of the performances of the techniques. 6. Trend of the Additive Manufacturing technologies • Techniques in the development phase; • The progressive introduction of process controls; • The simulation of processes as a forecasting instrument of the technological parameters; • Market data relative to the diffusion of the techniques and future perspectives. 7. Introduction of Additive Manufacturing techniques into manufacturing industries • Analysis of the requirements; • Selection criteria of the Additive Manufacturing techniques and of the relative materials according to the proposed application; • Integration with conventional processes; • Management modalities of the production, of the supply chain and of the company ICT platform. Practical lessons / Laboratories (40 h) The practical lessons carried out at the “RMLAB” laboratory at the Department of Management and Production Engineering will focus on: • The design for additive manufacturing (DFAM) of components in plastic/metallic materials. The components will be made on Additive Manufacturing equipment already available at the Department of Management and Production Engineering and at the Additive Manufacturing Interdepartmental Center of the Politecnico di Torino (IAM@POLITO); • Choosing the most suitable Additive Manufacturing techniques on the basis of the application. Moreover, the following are foreseen: • Seminars from company representatives on the various topics dealt with during the course; • Visits to companies working in the Additive Manufacturing sector. The practical lessons will be conducted in small groups under the guidance of one of the teaching staff, and the students will be asked to draw up a report and present it during the examination.
Lezioni (60 ore) Esercitazioni / Laboratori (40 h) Le esercitazioni sono svolte presso il laboratorio “RMLAB” del Dipartimento di Sistemi di Produzione ed Economia dell’Azienda. Le esercitazioni proposte richiedono l’uso dei personal computer presenti presso il laboratorio.
Lectures (60 h) Practical lessons / Laboratories (40 h) The practical lessons will be conducted in small groups under the guidance of one of the teaching staff, and the students will be asked to draw up a report and present it during the examination. The proposed practical lessons require the use of the personal computers that are located within the laboratories.
Bibliografia • Le dispense, stampati delle diapositive utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all’insegnamento sul Portale della Didattica; • I. Gibson, D.W. Rosen, B. Stucker, “Additive Manufacturing Technologies”, Springer
• The written material and prints of the slides used during the lectures will be made available to the students enrolled in the subject on the Teaching Portal; • I. Gibson, D.W. Rosen, B. Stucker, “Additive Manufacturing Technologies”, Springer
Modalità di esame: prova orale obbligatoria; progetto di gruppo;
L'esame finale è volto ad accertare l'acquisizione delle conoscenze relative alle tecniche fabbricazione additiva per componenti in materiale metallico e polimerico ed è composto da due fasi: - la prima prevede una prova orale sugli argomenti trattati nelle lezioni; - la seconda prevede la discussione e la valutazione della relazione tecnica. La prova orale consiste in quattro domande aperte ed ha una durata media di circa 40 minuti. La prova orale è volta ad accertare la conoscenza dello studente relativa alle tecniche di fabbricazione additiva destinate alla produzione di componenti in materiale metallico e polimerico. La relazione tecnica, relativa al progetto sviluppato dai diversi gruppi durante le ore di esercitazione, deve essere consegnata almeno una settimana prima rispetto all’inizio della sessione d’esame. La relazione tecnica è volta a valutare la capacità dello studente di applicare le tecniche di design for additive manufacturing su componenti in materiale metallico e polimerico, mediante un lavoro in team. La prova orale concorre alla definizione del voto finale per un massimo di 24 punti su 30. Il voto dell'orale viene integrato con la valutazione della relazione tecnica fino ad un massimo di 6 punti aggiuntivi. In caso di valutazione massima (30 su 30), la lode viene assegnata a discrezione del docente.
Exam: compulsory oral exam; group project;
The aim of the final exam is to verify the student’s knowledge about additive manufacturing processes for metallic and polymeric components. The final exam is composed by two parts: - an oral exam about the topics covered during the lectures; - a discussion with evaluation of the technical report of the training. The oral exam consists of four open questions and its average duration is about 40 minutes. The oral exam is aimed at evaluating the knowledge of the student about additive manufacturing processes for metallic and polymeric components.. The technical report about the project that was developed in group during the training must be delivered at least a week before the beginning of the exam session. The technical report is aimed at evaluating the expertise of the student to apply the design for additive manufacturing to develop metallic/polymeric components through team working. The oral exam contributes to the definition of the final grade for a maximum of 24 points out of 30. The oral grade is integrated by the evaluation of the technical report for a maximum of 6 additional points. In case of maximum grade (30 over 30), the honor is attributed at the discretion of the professor.


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