Low Pressure Ceramic Injection Molding in strutture cellulari

Iacono, Mattia (2020) Low Pressure Ceramic Injection Molding in strutture cellulari. Bachelor thesis, Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana.

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Abstract

Questo progetto prevede di estendere lo studio di fattibilità di una tecnica di produzione su larga scala (Low Pressure Injection Molding) applicata a delle strutture cellulari. Si vuole espandere lo studio di fattibilità effettuato dall’azienda con questo metodo alternativo, studiando il processo mediante simulazioni con il programma Autodesk Moldflow Insight. Le strutture reticolari vengono attualmente prodotte dall’azienda EngiCer SA mediante metodo replica, che consiste nella creazione di uno scheletro del reticolo finale mediante Additive Manufacturing. Tale sistema presenta il problema che la struttura iniziale viene persa in seguito ai trattamenti di sinterizzazione, causando uno spreco non desiderato. Per rimuovere questo problema si è pensato di ricorrere all’iniezione all’interno di una cavità fatta di pori sacrificali, che costituiscono il negativo del reticolo. Per simulare il processo ci si è dapprima informati sulla letteratura, cercando di comprendere il comportamento dei feedstock di paraffina e polvere di ceramica impiegati nell’iniezione. In seguito, si è provato a caratterizzare il materiale in laboratorio: questo non ha portato ai risultati desiderati, in quanto il fango studiato era troppo poco viscoso per il reometro capillare. Si è quindi ideata una metodologia alternativa per ottenere i dati necessari. Mediante una cavità a spirale di Archimde progettata ad hoc per l’equipaggiamento presente nell’azienda committente si sono svolte delle prove di riempimento. In base alla lunghezza iniettata si è potuti risalire ad una buona stima del comportamento reologico del materiale, riuscendo a costruire un modello di Herchel-Bukley per la variazione di viscosità con lo shear rate, esteso in seguito con uno di Arrhenius per includere la temperatura. Tale modello è stato modificato per ridurre la sottostima della viscosità ad alti shear rates, ed in seguito espanso ulteriormente per includere l’effetto del carico di polvere. Nel creare la geometria dei lattici si sono incontrati diversi ostacoli, legati principalmente al massimo numero di celle che era possibile modellare con i programmi a disposizioni. Si è riusciti a creare delle strutture abbastanza grandi poter osservare il riempimento di una struttura reale. Nonostante le limitazioni di calcolo e l’analisi qualitativa del modello reologico si è riusciti ad ottenere dei risultati simili alla realtà, potendo scoprire la quantità di celle riempibili con un punto di iniezione.

Item Type: Thesis (Bachelor)
Corso: UNSPECIFIED
Supervisors: Diviani, Luca and Ortona, Alberto
Subjects: Meccanica
Divisions: Dipartimento tecnologie innovative > Ingegneria meccanica
URI: http://tesi.supsi.ch/id/eprint/3347

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