Sviluppo di una cella robotica per la laminazione automatica di preimpregnati in CFRP

Abstract

Scopo dell’attività di ricerca descritta in questo elaborato è stata la realizzazione di una cella robotica collaborativa per laminazione di materiali compositi preimpregnati. Il lavoro è stato svolto all’interno un progetto europeo chiamato Cannier (robotiC lAmiNatioN of composItE paRts), il cui obiettivo è quello di rendere il processo di laminazione dei materiali compositi più flessibile, cercando di superare le limitazioni del processo manuale. L’attività si è concentrata sulla progettazione di due utensili per realizzare la laminazione di una lastra piana e di geometrie tubolari. In particolare, gli end effectors sono stati progettati e sviluppati affinché sia garantita uniformità di contatto durante la lavorazione ed evitare la mancanza di adesione tra i diversi strati. Al fine di valutare l’efficacia di quanto progettato sono state realizzate prove di laminazione su tre stampi differenti. Le traiettorie sono state impostate tramite un software CAM che permette all’operatore di lavorare su modelli CAD 3D. Il software permette ad un operatore di modificare le traiettorie sulla base della sua esperienza e di selezionare il migliore utensile da utilizzare per ogni step della laminazione tramite un’intuitiva interfaccia utente. Dalle prove sono emerse alcune problematiche legate alla laminazione che hanno portato ad un parziale redesign del sistema.

The aim of the research activity described in this paper was the realization of a collaborative robotic cell for laminating prepreg composite materials. The work was carried out within the framework of a European project called Cannier (robotiC lAmiNatioN of composItE paRts), the aim of which is to make the lamination process of composite materials more flexible, trying to overcome the limitations of the manual process. The activity focused on the design of two tools for laminating a flat sheet and tubular geometries. In particular, the end effectors were designed and developed to ensure uniformity of contact during machining and to avoid lack of adhesion between the different layers. In order to evaluate the effectiveness of the design, lamination tests were carried out on three different molds. The trajectories were set up using CAM software that allows the operator to work on 3D CAD models. The software allows an operator to modify the trajectories based on his experience and to select the best tool to use for each step of the rolling process via an intuitive user interface. The tests revealed some laminating issues that led to a partial redesign of the system.