3D Printing: La polvere di ottone prende forma

RIASSUNTO: Il presente lavoro si colloca all’interno delle attivita di studio del settore della prototipazione rapida (RP) e si prefigge lo scopo di realizzare semplici componenti metallici (in particolare in ottone), con la tecnica del three dimensional printing (3DP). Il lavoro si articola nelle seguenti parti principali:  caratterizzazione dei materiali, polvere di ottone e liquido legante  realizzazione di una postazione di lavoro e progettazione dell’interfaccia di controllo  tuning dei parametri del processo di printing La prima parte ha per oggetto l’analisi della granulometria della polvere di ottone (per la prima volta impiegata in esperienze di 3DP), lo studio della bagnabilita con il liquido legante selezionato (silice colloidale in glicole etilenico) e la valutazione dell’interazione locale polvere-colla con esperienze preliminari alla stampa inkjet. Il secondo punto riguarda l’assemblaggio di una struttura con guide motorizzate per permettere la movimentazione della testina sul piano di lavoro, lo sviluppo di un circuito con microcontrollore per il pilotaggio (con onda quadra) dell’ugello selezionato, e di un programma che coordina gli spostamenti della testina con il controllo dell’accensione dell’ugello in modo da realizzare la geometria di ciascuna sezione del componente 3D. La parte finale coinvolge le numerose esperienze sperimentali sul perfezionamento del sistema e sull’ottimizzazione dei parametri in particolare prima con stampe con inchiostro su carta e metallo per studiare l’influenza del segnale elettrico sulle caratteristiche (forma, dimensioni, velocita) delle goccioline espulse dall’orifizio, successivamente con stampe con liquido legante sul letto di polvere in modo da caratterizzare la linea primitiva, la sezione, il modello 3D. SUMMARY: This work has been carried out within the framework of the rapid prototyping (RP) systems studies and has the aim to build simple metal components (particularly brass) with the technique of the three dimensional printing (3DP). The thesis is divided into the following main parts:  characterization of the materials (brass powders and binder)  realization of a workbench and developing of a control interface  tuning of the printing parameters The first part is related to the particle-size analysis of brass powders (for the fist time employed in 3DP experiences), the study of the wet ability of the selected binder fluid (Colloidal silica in Ethylene glycol) and the evaluation of the interaction grain-binder with preliminary tests before printing with the inkjet-head. The second part regards the assembly of a structure with motorized guides in manner to consent the moving of the head on the workspace, the development of a circuit with microcontroller for the activation (with PWM signal) of the selected nozzle, and of the control program to coordinate the moving of the inkjet-head with the control of the firing of the nozzle in order to realize the desired geometry of each section of the 3D component. The final part deals with the several experimental experiences about the improvement of the system and the optimization of the parameters in particular before with ink printing on paper and metal to study the influence of the PWM signal on the characteristics (size, form, speed) of the droplets produced by the orifice, next with printing with binder on the powderbed in order to characterize the primitive line, the section, the 3D model.