Simulazione geometrica 3D del processo di deposizione di cordoni WAAM

La presente tesi si colloca nell’ambito del Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), tecnologia di manifattura additiva metallica basata sulla deposizione di filo mediante arco elettrico. In questo contesto, la previsione della geometria ef- fettivamente depositata rappresenta un aspetto di particolare interesse, poich ́e il risultato finale non dipende soltanto dalla forma nominale del componente, ma an- che dalla strategia di deposizione, dai parametri di processo e dall’interazione tra i cordoni nei diversi layer. L’obiettivo del lavoro `e lo sviluppo di un primo strumento di simulazione geometrico- parametrica capace di partire da una geometria tridimensionale del pezzo e generare una rappresentazione 3D plausibile del deposito ottenibile tramite WAAM. A tale scopo `e stato sviluppato il plug-in NewRAMX in linguaggio C#, all’interno dell’ambien- te CAD Rhinoceros, mediante libreria RhinoCommon. Il plug-in `e organizzato in una pipeline modulare che comprende tre funzioni principali: slicing della geometria, anche con approccio non planare; generazione delle curve di deposizione, compren- denti pareti esterne, traiettorie interne e riempimenti; costruzione incrementale del solido depositato a partire dalle traiettorie ottenute. Il nucleo del lavoro consiste nell’estensione tridimensionale di un modello bidi- mensionale del cordone di saldatura basato su curve di Hermite. Il modello consente di descrivere localmente la sezione del bead attraverso parametri geometrici significa- tivi e di adattarla al substrato reale aggiornato layer dopo layer. A partire dai punti campionati lungo le traiettorie, il comando di generazione dei bead costruisce iterati- vamente sezioni locali, ne impone la convergenza rispetto a un’area target e realizza quindi il solido del deposito mediante operazioni di loft, raccordo e aggiornamento progressivo del substrato cumulativo. L’approccio proposto non intende riprodurre in modo completo la fisica del pro- cesso, ma fornire un prototipo digitale utile per analisi preliminari, confronto tra strategie di deposizione e studio della relazione tra parametri di processo e geome- tria finale. Il lavoro `e illustrato attraverso casi studio dedicati allo slicing non plana- re, alla generazione di pareti e riempimenti e alla deposizione multi-cordone su piu` layer. Nel complesso, i risultati mostrano la fattibilita` dell’approccio e il potenziale del plug-in come primo strumento di supporto alla simulazione del processo WAAM e alla futura evoluzione verso strumenti piu` completi di analisi e ottimizzazione.