Esoscheletri per la mano e prototipi di una ralla reggispinta: due tesi di laurea al Certema

AMLab è il nome del laboratorio congiunto di studi avanzati sull’additive manufacturing attivato al Certema, con il dipartimento di ingegneria industriale dell’Università degli studi di Firenze (Dief).

Uno spazio strategico per la ricerca e l’innovazione con infiniti campi di applicazione. Attraverso la tecnica additiva, infatti, si possono stampare geometrie complesse anche su materiali metallici, per realizzare prototipi in grado di migliorare la qualità della vita delle persone. Ne sono un esempio le due prime tesi realizzate al Certema dagli ingegneri Matteo Bianchi e Enrico Boccini, entrambi appartenenti al Dief.

L’attività di ricerca dell’ingegner Matteo Bianchi si è concentrata sulla progettazione elettromeccanica di esoscheletri per la mano, indicati per aiutare le persone affette da varie limitazioni funzionali: debolezza nell’afferrare gli oggetti, flaccidità, deficit sensoriale, emiparesi. Questi dispositivi sono completamente portabili e utilizzabili anche in fase di riabilitazione grazie alla realizzazione di percorsi specifici degli elementi della mano, che permettono di ripristinare i naturali movimenti dell’arto. In particolare, il prototipo realizzato in lega di alluminio presso l’area di stampa 3D del Certema, presenta un’elevata leggerezza, unita a caratteristiche meccaniche e di affidabilità migliori rispetto ai precedenti modelli oggetto di studio, prodotti in materiale plastico (ndr Abs).

La ricerca dell’ingegner Enrico Boccini, invece, si è concentrata sulla soluzione delle problematiche di tipo rotordinamico presenti nelle turbomacchine, legati all’esigenza di pezzi sempre più leggeri e regimi di rotazione sempre più elevati. L’additive manufacturing apre nuove interessanti strade in questo ambito. Infatti, permettendo la realizzazione di strutture complesse, impossibili da ottenere con le tecniche di produzione tradizionali, fornisce gli strumenti necessari ai processi di ottimizzazione topologica per superare gli attuali limiti di costruzione. Il lavoro svolto dall’ingegner Enrico Boccini in collaborazione con il Turbomachinery Engineering Department di Ge Oil & Gas e il laboratorio tecnologico Certema, nell’ambito del laboratorio congiunto AMLab, ha portato alla realizzazione di vari prototipi di una ralla reggispinta, ottenendo sostanziali riduzioni di peso rispetto ai modelli in uso.

Il laboratorio di tecnologia meccanica avanzata del Certema coniuga in un unico ambito quanto di più innovativo si possa avere nel settore della produzione di parti meccaniche e di componenti: la fresatrice Roeders a 5 assi ad alta velocità è affiancata dall’innovativa tecnologia di additive manufacturing per polveri metalliche. L’additive manufacturing consente di realizzare componenti di qualsiasi forma geometrica in diversi tipi di acciaio, alluminio, titanio, inconel e leghe preziose, raggiungendo una densità del materiale prossima al 100% e durezze fino a 54 Hrc, con proprietà meccaniche pressoché identiche a quelle del materiale originale. Le parti così realizzate vengono poi sottoposte a processi di finitura attraverso l’uso della fresatrice ad alta velocità o di altre metodiche tradizionali, con notevole abbattimento dei tempi e ampia libertà nella scelta delle geometrie e delle forme. Il ciclo di costruzione è completato dall’analisi sulla macchina di misura tridimensionale e, dove necessario, dalla caratterizzazione morfoscopica della struttura.

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