Tip-Tilt flessibile con attuazione Studente Relatore Correlatore Committente Bayat Far Aslan Matarrese Paolo Dotta Matteo Bottinelli Stefano, Mecartex S.A. Corso di laurea Modulo Anno Data Ingegneria Meccanica C09575 2015-2016 09.09.2016 Abstract Il lavoro svolto in questo progetto ha come scopo quello di migliorare un aspetto meccanico della macchina di nano imprinting, ovvero la precisione di allineamento (errore angolare) tra il piano del tooling della macchina e il piano di lavoro. Attualmente la macchina in questione sfrutta il principio di posizionamento basato su un cuscinetto d’aria (sfera attiva), il quale effettua l’autoallineamento mediante l’aria presente in una sede sferica. Questo sistema pur essendo funzionale, presenta un gioco nella fase di esercizio dovuto alla sottrazione dell’aria dalla sfera attiva per il mantenimento della posizione in presenza dello stato di carico elevato di 4000 N. In questo lavoro è stato risolto il problema sfruttando le potenzialità delle strutture flessibili, annullando perciò il gioco. Più precisamente è stato realizzato un sistema Tip-Tilt flessibile (allineamento angolare) comprensivo di attuazione il quale, una volta allineato al piano di lavoro, provvede a bloccare la posizione raggiunta. Dopo una prima fase di analisi delle varie soluzioni, è stata quantificata la rigidità necessaria alla struttura per garantire la precisione di posizionamento richiesta. In seguito sono state effettuate le simulazioni FEM per analizzare le prestazioni della struttura sviluppata e, successivamente, è stato progettato il sistema motorizzato d’attuazione, comprensivo di sensori ottici per la verifica della posizione.   La struttura ottenuta, in acciaio maraging, possiede un volume pari a 120x120x70 mm3 e compie una corsa angolare pari a ± 4 mrad. Obiettivi Sviluppare una struttura flessibile per l’allineamento del piano di tooling con il piano di lavoro Effettuare il posizionamento senza introdurre gioco nel sistema Studiare il sistema di controllo in grado di rilevare la posizione raggiunta dal piano di tooling con una risoluzione di almeno 10 nm Conclusione Il progetto ha portato alla realizzazione di una struttura flessibile monolitica (un blocco unico di materiale), costituita da acciaio maraging e fabbricata mediante il processo di elettroerosione a filo (WEDM). Essa è in grado di effettuare una corsa angolare del piano di tooling pari a ± 4 mrad e possiede una rigidezza in trazione compressione pari a 3.85∙ 10 5 𝑁 𝑚𝑚 . Questa rigidezza è risultata insufficiente per garantire la precisione di posizionamento richiesta dal committente. Grazie alle simulazioni FEM e alle analisi effettuate, è stato possibile comprende come migliorare questa caratteristica della struttura. Ottimizzando infatti le parti considerate, nel calcolo analitico, infinitamente rigide, ovvero quelle al di fuori dalle articolazioni flessibili, è infatti possibile aumentare la rigidità in trazione/compressione e raggiungere la precisione angolare desiderata. Il meccanismo di attuazione progettato è in grado di imporre la forza d’attuazione necessaria per la movimentazione della struttura senza la presenza di gioco lungo la catena di trasmissione. Il sistema di sensori impiegato per il rilevamento della posizione in uscita dalla trasmissione consiste in righe ottiche aventi una risoluzione di 10 nm.