PRESENTAZIONE

Il programma è articolato in tre parti, rispondenti alle esigenze di: 1) offrire una visione globale di metodi e strumenti per il Reverse Engineering (scansione 3D); 2) fornire una panoramica delle tecnologie di Additive Manufacturing e dei metodi per la modellazione dei materiali; 3) presentare strumenti innovativi di “Design for Additive Manufacturing” e le relative tecniche di ottimizzazione strutturale. Il corso prevede visite a industrie, seminari e convegni.

OBIETTIVI FORMATIVI

La manifattura additiva (AM), conosciuta anche come stampa 3D, è una tecnica che consente la creazione di oggetti 3D complessi, ampliando così lo spazio di progettazione rispetto alle tradizionali tecniche di produzione “sottrattive”. Questa tecnologia è entrata negli ultimi anni in diverse applicazioni, dai settori medicale e aerospaziale a quello automobilistico, grazie a progressi e innovazioni nel campo dei materiali e nelle tecniche di progettazione. Un uso corretto dell'AM richiede anche la conoscenza di software in grado di gestire le complessità geometriche dei componenti progettati e strumenti numerici per la progettazione di materiali e componenti, analisi strutturali e ottimizzazione.

OBIETTIVI: Fornire, attraverso basi teoriche e apprendimento basato su progetti, la conoscenza di quei processi e strumenti necessari per la reingegnerizzazione del prodotto mediante tecniche moderne di produzione additiva (AM). Il corso è composto da lezioni ed esercitazioni di laboratorio che coprono metodi per la scansione 3D di parti/assiemi esistenti, ottimizzazione strutturale e successiva realizzazione di parti/componenti mediante per AM (con tecnica a filamento, FFF). Sono previste applicazioni pratiche in particolare nel campo dell'ingegneria meccatronica, dell'industria navale e dello yacht design.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Natura del corso

Introduzione degli aspetti generali riguardanti il Reverse Engineering e l’Additive Manufacturing

• Scanner 3D
• Materiali per l’Additive Manufacturing
• Strumenti software per la progettazione e l’ottimizzazione strutturale

Approfondimento di alcuni argomenti di particolare interesse professionale per gli ingegneri meccatronici e per gli Yacth designers attraverso un progetto di gruppo.

PREREQUISITI

Nessuno

Modalità didattiche

Il corso è composto da lezioni teoriche, esercitazioni al calcolatore, e laboratori equamente suddivisi.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Tecnologie di manifattura additiva (Additive Manufacturing – AM)

• Panoramica delle principali tecnologie di AM e relativi materiali.

Parte A: Reverse Engineering

• Strumenti hardware e software per la scansione 3D di parti / assiemi:
  • -Dimostrazione pratica in laboratorio di scanner 3D basati sulla triangolazione con telecamera laser.
  • - Strumenti software per la preelaborazione dei dati acquisiti in 3D e per la generazione di modelli poligonali.
  • - Ricostruzione di modelli CAD 3D da dati scansionati mediante modellazione di superfici e modellazione parametrica.
  • - Analisi dimensionale da dati scansionati, preparazione di modelli digitali 3D per la stampa 3D.

Parte B: Modellazione dei materiali e ottimizzazione morfologica

• Design per l’Additive Manufacturing (DfAM):
  • Linee guida e considerazioni generali.
  •  Progettazione dei materiali.
  • Modellazione numerica di materiali polimerici e compositi.
  • Strumenti computazionali per l'analisi e l'ottimizzazione delle parti in AM (ottimizzazione topologica, ottimizzazione di forma).
  • Design per AM in materiale polimerico tramite Fused Filament Fabrication (FFF).
  • Dimostrazione in laboratorio di stampanti 3D basate su tecnologie FFF.

Parte C: Case Study

Progetto di gruppo costituito da scansione 3D, modellazione 3D, stampa 3D e valutazione di un semplice componente strutturale / meccanico selezionato come caso di studio. Particolare attenzione sarà riservata alle specifiche esigenze degli studenti di Ingegneria Meccanica e Nautica.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Testi Consigliati

• Dispense e video tutorials forniti dal docente (fornite su AulaWeb).

Testi di Consultazione

• O. Diegel, A. Nordin, D. Motte, A Practical Guide to Design for Additive Manufacturing, Springer, 2020
• Lorna J. Gibson, Michael F. Ashby. Cellular Solids: Structure and Properties. Cambridge University Press, 1999
• N. E. Dowling, Mechanical Behavior of Materials, Editore: Prentice Hall, 2013

Commissione d'esame

GIOVANNI BERSELLI (Presidente)

FLAVIA LIBONATI (Presidente Supplente)

MASSIMILIANO AVALLE (Presidente Supplente)

Modalità didattiche

Il corso è composto da lezioni teoriche, esercitazioni al calcolatore, e laboratori equamente suddivisi.

ORARI

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

Modalità d'esame

L’esame consisterà nello svolgimento di un progetto (in gruppo) seguito da una prova orale che verterà sugli argomenti del corso e sulla discussione del progetto.

Modalità di accertamento

L’esame consiste in un’unica prova orale e si divide in due fasi di valutazione:

1. Valutazione del progetto. La prima parte dell’esame verte sulla discussione del progetto sviluppato dagli studenti durante il corso. Il voto, in trentesimi, incide per il 50% della votazione finale.
2. Valutazione della conoscenza degli argomenti svolti, che verterà sulla discussione delle nozioni teoriche presentate durante le lezioni. . Il voto, in trentesimi, incide per il 50% della votazione finale.

Il voto finale è dato dalla media pesata delle valutazioni di cui ai punti 1) e 2).