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Case study nel settore dell'istruzione

Il sistema di stampa 3D significa apprendimento pratico e un futuro migliore

Grazie al sistema di stampa 3D nei laboratori e nelle classi, i ricercatori di oggi e gli scienziati, gli ingegneri e i progettisti di domani stanno superando le sfide mondiali.

Utilizzo di modelli 3D Objet per non fermarsi a CAD

Componenti robotizzati

L'interesse di BRML per la cinematica e la progettazione di meccanismi è motivata dal fatto che molti progettisti dipendono dagli strumenti per il disegno tecnico assistito e dai risultati dei software. BRML, invece, si concentra su domande importanti e sulla ricerca di una comprensione essenziale dei problemi e dei processi analizzati. Affascinato dalla profondità e dalla complessità dell'arte dell'analisi e della sintesi dei moti dei corpi e della progettazione di meccanismi, il Dott. Wolf e il suo team utilizzano gli strumenti di cinematica, ad esempio i modelli 3D, per ottenere dati importanti sulle modalità di funzionamento.

BRML sviluppa strutture meccaniche, strategie di controllo e pianificazione dei movimenti per meccanismi iper ridondanti. Un robot ridondante ha almeno un grado di libertà (DOF) in più rispetto al necessario per compensare vincoli semplici, ad esempio una configurazione a gomito alto e una configurazione a gomito basso, per raggiungere una posizione target. I robot iper ridondanti hanno più gradi di libertà del necessario, il che consente loro di gestire più vincoli, ad esempio quelli presentati in volumi altamente molto complicati, e nel contempo di eseguire diverse attività. BRML utilizza la stampante 3D Connex 350 di Objet per creare modelli resistenti e funzionali in grado di analizzare la cinematica, i criteri di progettazione e la strategia di controllo di questi meccanismi complessi. Si focalizzano su robot iper ridondanti montati su una base fissa (ad esempio una gru) o senza vincoli (ad esempio un robot serpente).

Il laboratorio si concentra sulla cinematica e sulla robotica in aree che interessano e contribuiscono direttamente alla scienza e alla società. Ad esempio, il lavoro relativo a dispositivi medici e robotica migliora e consente l'uso di nuove procedure mediche impossibili da mettere in pratica fino a oggi. Inoltre, la ricerca e il lavoro relativo alla robotica per i salvataggi permettono di scoprire più rapidamente i sopravvissuti e ridurre così i rischi per il personale addetto alla ricerca e al salvataggio delle persone. Per queste e altre applicazioni, BRML utilizza la stampante 3D Connex 350 di Objet per creare i modelli di robotica funzionanti e di qualità elevata necessari.

Stampante 3D multimateriale Connex 350 adatta ai requisiti di BRML’

La stampante 3D avanzata multimateriale Connex 350 viene testata nella facoltà di ingegneria meccanica principalmente per la ricerca in diversi campi e viene utilizzata da tutti i ricercatori della facoltà ma anche da quelli di altre facoltà di Technion. La stampante Connex 350 è già stata utilizzata in altri campi ad esempio robotica medica, biorobotica e biomeccanica e aeronautica. Viene anche utilizzata come strumento per vari progetti di studenti e per diversi scopi didattici.

In seguito a uno studio completo sulle tecnologie di stampa 3D disponibili nel mondo, BRML ha scoperto che la stampante 3D Connex 350 di Objet è il sistema più adatto per coprire tutti i campi di ricerca dell'azienda. Ciò è dovuto alla risoluzione elevata dello strato di stampa e alle superfici lisce della stampante. Queste caratteristiche insieme a una vasta gamma di proprietà meccaniche, ad esempio l'eccezionale forza flessurale, di impatto e tensile, in un unico processo produttivo consentono di ottenere una resistenza notevolmente maggiore dei materiali di stampa. Questa resistenza aggiuntiva ha permesso a BRML di creare parti resistenti per un uso funzionale e per test fisici nel mondo reale.

Grazie al sistema Connex 350, BRML può stampare strutture complesse che coprono la maggior parte dei requisiti di progettazione e strutturali in un unico processo creativo. Ad esempio, il laboratorio richiedeva la produzione di un involucro rigido con un rivestimento protettivo e ha utilizzato il materiale FullCure720 per l'involucro e un materiale simile alla gomma (TangoPlus) per il rivestimento, per ottenere il coefficiente di assorbimento urti, resistenza ai colpi e frizione dinamica necessario (figura 1). Dalle attente ricerche effettuate dal team, è emerso che la stampante Connex 350 è l'unico sistema di stampa 3D al mondo in grado di offrire questa combinazione di proprietà fisiche in un unico processo creativo.

La tecnologia Objet migliora i metodi di ricerca

Secondo Oded Salomon, ingegnere che si occupa di ricerche di biorobotica, è importante “enfatizzare i notevoli miglioramenti nel campo della ricerca ottenuti un anno fa. Il sistema Connex 350 di Objet consente di creare modelli funzionali reali, per test fisici reali, in pochi giorni. Questo ci permette di conseguire i risultati desiderati nel più breve tempo possibile riducendo al minimo i costi.”

Oggi BRML è in grado di produrre che prima richiedevano molto tempo con i metodi di lavorazione convenzionali. La progettazione per la produzione utilizzando la tecnologia Objet è completamente diversa dal CNC tradizionale, poiché permette di creare modelli complessi e sovrastampaggio che non è possibile produrre con altre tecnologie. Oded Salomon spiega: “La progettazione con CAD va bene ma non c'è paragone quando puoi tenere in mano un modello funzionale creato con Connex 350.”

Oggi BRML può aggiungere ai propri progetti considerazioni di produzione più complessi, grazie all’innovativa“tecnologia a matrice di Objet.”

Risparmio di tempo e denaro e conseguimento di risultati migliori

La tecnologia di Objet riduce il tempo necessario a BRML per creare il prodotto finale, che nell'ambito delle ricerche sulla robotica significa che più concetti possono essere verificati e confrontati in molto meno tempo. Modelli migliori vengono creati più rapidamente, il che si traduce in risparmi economici. BRNL, quindi, può ora creare il progetto di modello scelto, perfezionarlo in un lasso di tempo minore e ottenere così risultati migliori in generale.

L'uso di Connex 350 consente a BRML di rilevare gli errori molto prima nella fase di progettazione, il che è particolarmente utile quando si progetta un robot a serpente con più vertebre. Il rilevamento di tutti gli errori del progetto è un passaggio fondamentale, poiché consente di risparmiare denaro in tutto il processo. Inoltre, un sistema di prototipazione rapida che non richiede un'infrastruttura speciale consente a BRML di individuarli quando facilmente accessibili. Altri sistemi richiedono l'uso di una sala indipendente per soddisfare requisiti ambientali specifici. Il dott. Alon Wolf spiega che BRML ha scelto la tecnologia Objet anche per l'assenza di questo tipo di vincolo. “La possibilità di posizionare una stampante Connex 350 in un ufficio normale è anche più interessante e spiega ancor di più il significato delle parole «meno tempo» e accessibilità.”

Risultati desiderati con la tecnologia Objet

Durante una recente conferenza sulla robotica in Israele (ICR 2008) BRML ha fatto scalpore con la presentazione del suo robot a serpente, prodotto con la tecnologia Objet. La pubblicità per il laboratorio è stata molta così come l'attenzione dedicatagli da diversi programmi scientifici della radio e della TV israeliane. Inoltre, alcuni robot che sono stati inviati al concorso per progetti di studenti a Technion, hanno vinto premi prestigiosi.

Anche i singoli scienziati hanno ricevuto premi grazie al modo in cui hanno utilizzato i modelli creati con Objet. La ricerca ne ha beneficiato e alcune scoperte sono state brevettata grazie ai prototipi funzionanti prodotti con questa tecnologia. Un fattore principale che ha permesso la realizzazione di tutto ciò è stato il poter utilizzare Connex 350 internamente, dove la riservatezza è garantita.

Il dott. Wolf riepiloga così i vantaggi derivanti dall'avere la possibilità di creare prototipi internamente: “Poter utilizzare questo tipo di tecnologia è FONDAMENTALE per le ricerche sulla robotica. In questo ambito, niente è importante come la possibilità di avere tra le mani in poche ore l'ultima tua idea folle.”

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