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ALBERTO VERGNANO
Professore Associato
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Progettazione Integrata Computer-Based
Ingegneria meccanica (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Conoscere e comprendere i fondamenti dell’approccio sistematico alla progettazione meccanica in ambito ingegneristico. Conoscere i principi della progettazione orientata alle differenti tecnologie (Design for X).
Elaborare in modo autonomo e originale, e applicare conoscenze multidisciplinari alla progettazione di sistemi e componenti meccanici e alla produzione della Documentazione Tecnica di Prodotto, anche attraverso l’uso di strumenti computer-aided (i.e. Computer Aided Design e Computer Aided Engineering).
Sviluppare la capacità di operare all’interno di un gruppo di lavoro, pianificando e gestendo le attività necessarie a raggiungere risultati progettuali tecnicamente validi.
Prerequisiti
Disegno Tecnico Industriale
Programma del corso
1 CFU (9 ore): Progettazione Sistematica: Fondamenti dell’approccio sistematico alla progettazione; Pianificazione di prodotto e del processo di progettazione; Chiarimento dei compiti e lista dei requisiti; Progettazione concettuale; Progettazione di massima: regole di base e principi; integrazione di prodotto e processo. Progettazione di dettaglio.
1 CFU (9 hours) - Design for Manufacturing and Assembly: principi del DFA, architettura di Sistema, interface standard, famiglia di prodotto, progettazione di prodotti modulari, step dimensionali, analisi di un assieme, semplificazione e standardizzazione di un assieme; principi del DFM, Design for Machining, Design for Sheet metal Working, Design for Moulding.
1 CFU (9 hours) - Tolerancing: progettazione di dettaglio, approccio Geometric Dimensioning and Tolerancing, tolleranze dimensionali e accoppiamenti ISO, tolleranze geometriche, standard ISO and ASME, tolleranze generali, finitura superficiale e rugosità, analisi funzionale di una parte, modificatori del principio di indipendenza
2 CFU (18 ore): Tecniche e strumenti Computer Aided a supporto della progettazione: 3DExperience – Catia V6: introduzione, parametric design e design intent, modellazione di solidi e superfici. Computer-Aided Engineering: moduli CAE.
1 CFU (9 hours) - Progettazione di prodotto e stampo: visita ad una grande fonderia, proprietà del materiale, colata in gravità, colata in bassa pressione, colata in alta pressione, progettazione dello stampo, sovrametallo in figura, difetti del getto, Design for Manufacturing per un grezzo di fusione, ottimizzazione di prodotto e processo con Magmasoft, simulazioni preliminari, simulazione di colata, ottimizzazione con algoritmi genetici di prodotto, processo e attrezzatura di produzione.
1 CFU (9 ore): Design for Injection Moulding: Progettazione di componenti per stampaggio a iniezione. Presse, elementi progettuali e difetti. Applicazioni con Moldex3D.
1 CFU (9 hours) - Meccatronica: simulazione Hardware in the Loop, Design by Simulation, introduzione e approfondimento del microcontrollore Arduino, analisi di casi studio reali, progetto pratico di gruppo.
1 CFU (9 ore): Design for robotic manufacturing – progettazione di assiemi saldati mediante robot industriali. Fondamenti di robotica industriale; elementi principali di una soluzione robotizzata; criteri di selezione; principi di programmazione. Moduli CAE integrati in 3DExperience per la simulazione di processi robotizzati – saldatura.
Metodi didattici
L’insegnamento prevede: lezioni frontali teoriche realizzate con l’ausilio di sistemi multimediali. Il materiale didattico viene reso disponibile prima di ogni lezione attraverso la piattaforma “Moodle” (http://moodle.unimore.it); esercitazioni pratiche e attività di laboratorio inerenti la modellazione parametrica 3D assistita da calcolatore, la realizzazione di disegni tecnici quotati e tollerati, e simulazioni di prodotto e/o processo; seminari tecnici tenuti da specialisti e visite di istruzione presso aziende del territorio.
Testi di riferimento
Il materiale didattico sarà fornito dai docenti attraverso i canali Moodle e comprende le slide utilizzate a lezione ed esercizi assegnati per la preparazione dell'esame.
Per lo studio/For study:
Progettazione e produzione:
- G. Pahl, W. Beitz, J. Feldhusen, K.H. Grote, "Engineering Design: a systematic approach", Springer;
- K.T. Ulrich, S.D. Eppinger, Product Design and Development, Mc-Graw-Hill
Design and manufacturing:
- S. Kalpakajian, S. Schmid, Manufacturing Engineering & Technology, Prentice Hall;
- G. Boothroyd, P. Dewhurst, W. A. Knight, Product design for manufacturing and assembly, CRC Press;
- M. F. Ashby, Materials Selection in Mechanical Design, Butterworth-Heinemann.
Dimensionamento geometrico e tolleramento/GD&T:
- G. Henzold, Geometrical Dimensioning and Tolerancing for Design, Manufacturing And Inspection: A Handbook for Geometrical Product Specification Using Iso and Asme Standards, Butterworth-Heinemann;
- M. Orlando, Tolleranze geometriche GD&T – Teoria e applicazioni, CLUT;
- B.R. Fischer, Mechanical tolerance stackup and analysis. CRC Press.
Verifica dell'apprendimento
L’esame finale consiste in 3 prove, scelte arbitrariamente ad ogni appello fra i moduli tematici: una prova di teoria, una di CAD e una di CAE. Le prove sono a sbarramento: è necessario superare la prova di teoria per sostenere la prova di CAD; è necessario superare la prova di CAD per sostenere la prova di CAE. La media pesata dei voti ottenuti in ogni prova costituirà il voto di superamento dell’esame.
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione: tramite le lezioni frontali e i seminari tecnici tenuti da specialisti, gli studenti apprendono i metodi e le tecniche principali della progettazione ingegneristica, e sviluppano la capacità di elaborare e applicare idee originali, anche in un contesto di Ricerca & Sviluppo.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: tramite le esercitazioni pratiche e le attività di laboratorio inerenti la progettazione assistita da calcolatore, gli studenti apprendeono come applicare le conoscenze acquisite, anche in ambiti multidisciplinari nuovi o non familiari.
Autonomia di giudizio: tramite lo svolgimento di esercizi e il confronto con il docente, gli studenti sviluppano la capacità di integrare le conoscenze e gestire la complessità, e di formulare giudizi, anche sulla base di informazioni limitate o incomplete, includendo la riflessione sulle responsabilità sociali ed etiche collegate all’applicazione delle loro conoscenze e giudizi.
Abilità comunicative: tramite il lavoro in gruppo e il confronto con il docente, lo studente sviluppa la capacità di comunicare criticamente, specialmente attraverso il linguaggio tecnico ingegneristico, informazioni tecniche, idee, problemi, soluzioni a interlocutori specialisti e non specialisti.
Capacità di apprendere: le attività descritte consentono allo studente di sviluppare le capacità di apprendimento necessarie ad approfondire argomenti tecnici in autonomia, al fine di affrontare efficacemente l’inserimento nel mondo del lavoro o ad intraprendere percorsi di formazione successivi.