• Laser
• polimetilmetacrilato
• prototipi
• vaporizzazione

SOMMARIO: Questo lavoro ha come oggetto l’analisi di una tecnica innovativa di asportazione di materiale su di un polimero con adeguate caratteristiche (il polimetilmetacrilato PMMA), attraverso un fascio laser a CO2, con lo scopo di realizzare cavità tridimensionali da utilizzare come stampi di colata per la produzione in serie di prototipi. Nella prima fase di questo studio, si esamina la tecnica della vaporizzazione laser della superficie del polimero fornendo un semplice modello in grado di prevedere la profondità e la larghezza delle tracce ottenute. In particolare viene esaminata l’influenza della sequenza di taglio, del numero di passate, della velocità di scansione e della potenza associata alla radiazione laser. Viene presentato, inoltre, un metodo pratico per variare il profilo delle tracce usando più scansioni sovrapposte. Nella seconda fase è stata realizzata l’asportazione selettiva di uno strato di materiale attraverso l’affiancamento di più tracce rettilinee e variando il parametro del passo di scansione. Nella terza parte di questo studio, sono stati esaminati gli effetti della vaporizzazione di strati successivi sulla rugosità della superficie e sulla profondità di asportazione. Si evidenzia che, con la tecnica sviluppata, la profondità di asportazione varia proporzionalmente con il numero degli strati mentre la rugosità tende ad assumere un valore costante (Rz(DIN)=[80-90]μm). Tutte le prove sono state ripetute due volte. Infine, utilizzando i risultati sperimentali, sono stati realizzati diversi prototipi colando resina siliconica all’interno delle complesse impronte, ricavate per vaporizzazione laser nel PMMA, che non sarebbero potute essere ottenute mediante tecniche convenzionali di asportazione di materiale.




Theoretical and experimental analysis of a laser machining technique on acrylic polymers for prototypes fabrication

Keywords: laser, vaporisation, polymethylmethacrilate, prototypes

ABSTRACT: This work focuses on an innovative technique of complex CO2 laser machining in order to create, by vaporisation of a suitable polymeric material (polymethylmethacrilate PMMA), three-dimensional cavities to be used as molds for rapidly producing of prototypes. At the beginning the cutting process with the laser beam is analized through theoretical models for estimating the shape depth and width of micro-slots, obtained by vaporisation of the polymeric surface. In particular, the influence of the cutting sequence, the number of passes, the laser beam speed and the radiant flux are examinated. A method of changing the channel profile using multiple passes in the same position is also presented. In the second step of this work, microablated surfaces are generated using multiple overlapping grooves and varying the scan spacing parameter. In the third step the effects of machining layer by layer on surface roughness and removal depth are investigated; with the developed technique it’s proved that removal depth varies proportionally with number of layers machined while surface roughness tends to assume a costant value(Rz(DIN)=[80-90]μm). All tests have been repeated twice. Using all the acquired data, several prototypes have been finally carried out casting silicone resin into three-dimensional PMMA molds manufactured by the proposed technique and not obtainable by conventional removal processes.