La fabbricazione digitale ridefinisce le sue frontiere: esempi di tecnologie e soluzioni per la mass customizationMatteo Strano

Politecnico di Milano, Dipartimento di Meccanica

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2/24Sommario della presentazione

• Principali trend nel manifatturiero meccanico

– MARKET PULL: mass customization of services, not just products

– TECHNOLOGY PUSH: Digitalizzazione della produzione (la terza,

la quarta rivoluzione industriale?)

• Soluzioni tecnologiche per la «mass customization»

– Le tecnologie di «additive» manufacturing

• I progetti di additive manufacturing al Politecnico di Milano

3/24Esempi di Mass customization

• Fluid.com– Software web di personalizzazione

4/24Esempi di Mass customization

• MONIKER GUITARS: progettazione online di chitarre e bassi

5/24Esempi di Mass customization

• MACROFAB: Configuratore web-based di componenti elettronici

6/24Principali trend nel manifatturiero meccanico

• TECHNOLOGY PUSH– Digitalizzazione della produzione

(la terza, quarta rivoluzione industriale?)

• Big data analytics

• ….

• Crescente standardizzazione interfacce

• Democratizzazione informatica

• Virtual manufacturing

– crescita e integrazione CAD-FEM-CAM-CAPP

– cloud manufacturing

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7/24Digitalizzazione della produzione

• Crescente standardizzazione interfacce

– MTconnect

» Bosch Rexroth, Clarity Monitoring, CNC Automation and Productivity Tools, dataZen Engineering, DMG MORI, Factory Systems, FagorAutomation, FORCAM, Geometrics America, GF AgieCharmilles, IGear Online, Kennametal, Kepware Technologies, LemoineMultinational Technologies, MacKintok, MAG Industrial Automation Systems, Makino, Memex Automation, Mitutoyo America Corporation, Nexas Networks, NUM, OMAX Corporation, SCADAware, Scytec Consulting, Shop Floor Automations, Swiss TecAG Micromachining , System Insights, TechSolve, UNOMIC

• Democratizzazione informatica

– p.e. ARDUINO

8/24Virtual manufacturing

Crescita e integrazione CAD-FEM-CAM-CAPPMercedes-Benz Tata

9/24Tecnologie additive manufacturing

10/24Tecnologie additive manufacturing

“too wide to describe” [Charles W. Hull, inventore della STL]

11/24Tecnologie additive manufacturing

Conseguenze dell’AM sulla supply chain– p.e. Shapeways, Materialise

12/24Tecnologie additive manufacturing

• Stereolitografia– Invisalign stampa 60000 apparecchi dentali al giorno

13/24Tecnologie additive manufacturing

• Esempi notevoli

– Esistono già, come dimostratori o prodotti commerciali, i seguenti sistemi interamente ottenuti AM• Il primo robot

• Il primo motore aeronautico a reazione

– Più realisticamente, esistono prodotti con significativi sotto-assiemi AM• La prima motocicletta

• La prima autovettura

• La prima bicicletta

• Il primo telefonino

14/24Esempi di AM: Il primo jet engine

15/24Esempi di AM: La prima bicicletta

• Telaio SLM– Titanio Ti-6-4

– Peso 1.4 kg (era 21.1 in alluminio)

– Tempo circa 4 giorni

16/24Esempi di AM: La prima autovettura

• The FDM 3D-printed Local Motor STRATI is made from ABS plastic that has been reinforced with carbon fiber

• Everything on the car that could be integrated into a single material piece has been printed. This includes the chassis/frame, exterior body, and some interior features.

• The mechanical components of the vehicle, like battery, motors, wiring, and suspension, are sourced from Renault’s Twizy, an electric powered city car.

17/24Esempi di AM: stampi conformal cooling

18/24Esempi di AM: rapid tooling

• FDM

19/24Esempi di AM: rapid tooling

• FDM

20/24Esempi di AM: sistemi/processi ibridi

21/24Esempi di AM: sistemi/processi ibridi

22/24Progetti additive al Politecnico di Milano

• SLM Renishaw AM250

23/24Progetti additive al Politecnico di Milano

• Progetto Hephæstus

24/24Le tecnologie additive

• Appunti da una tavola rotonda (convegno ASME-MSEC / NAMRI 2015, Charlotte, NC)– Non rimpiazzerà mai le altre tecnologie

• Anzi l’evoluzione industriale sarà verso sistemi integrati di produzione e/o macchine ibride

– Gli ambiti «consumer» e «industry» sono tra loro oggi ben separati e lo saranno ancora per altri 10-15 anni

• ma la tendenza è alla convergenza dei due ambiti (come per il personal computer, che ormai non è più «personal» da molti, molti anni

– Le direzioni verso cui indirizzare la ricerca sono:

• Accuratezza, dimensioni e proprietà meccaniche dei pezzi

• Velocità di costruzione

• Riduzione delle strutture di supporto

• sono le 3 direzioni verso cui indirizzare la ricerca