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Barbara REGGIANI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze e Metodi dell'Ingegneria
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Insegnamento: Processi e Metodi di Fabbricazione per lo Sviluppo di Prodotto
Ingegneria gestionale (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
Gli studenti frequentanti acquisiranno gli approcci metodologici e le modalità applicative per migliorare le competenze fondamentali affrontate nei precedenti corsi sui processi produttivi.
Verranno forniti alcuni dei più importanti strumenti industriali e metodi di progettazione per la produzione trattando gli aspetti economici relativi ai processi di produzione, come le stime dei costi industriali, e gli aspetti più strettamente tecnici relativi alla progettazione degli utensili e all'ottimizzazione dei parametri di processo utilizzando gli ultimi strumenti CAE.
Saranno fornite le principali basi per comprendere, e applicare, i
modelli matematici e i metodi risolutivi per la simulazione numerica di alcuni processi fusori e di deformazione plastica, spiegando i principi teorici dell'analisi attraverso casi industriali. Verranno utilizzati, durante il corso, per casi di studio pratici I codici FEM Qform e ProCAST.
Prerequisiti
Conoscenza dei principali processi fusori e di deformazione plastica massiva
Programma del corso
STUDIO E SIMULAZIONE DEI PROCESSI DI DEFORMAZIONE PLASTICA DEI METALLI (5 ore)
I processi di deformazione plastica massivi, definizione e misura delle leggi di flusso plastico, i modelli di attrito, la progettazione degli utensili (stampi, matrici ed elementi accessori); esempi di applicazioni a casi industriali.
SIMULAZIONE DEI PROCESSI DI DEFORMAZIONE PLASTICA MEDIANTE IL SOFTWARE QFORM (8 ore)
Le leggi per la modellazione del flusso plastico: teoria, prove sperimentali, analisi dei dati, modelli matematici. I modelli per l'attrito e altri parametri di simulazione. Le sollecitazioni degli utensili: die stress, elastico, elastoplastico, creep, fatica.
Esercitazioni in laboratorio sull’utilizzo di Qform. Presentazione di casi industriali.
BASI SULLA TEORIA DELLA SIMULAZIONE DI PROCESSO (15 ore)
Cenni ai principi teorici dei metodi FEM (Elementi finiti), breve richiamo sulla formulazione del metodo agli elementi finiti e esempi di applicazione al calcolo strutturale (spostamenti, tensioni, deformazioni), il controllo della modellazione: verifica, validazione, test di convergenza e verifica dell'errore, le non linearità del metodo FEM; gli approcci alla descrizione del moto: formulazione lagrangiana ed euleriana; l'integrazione rispetto al tempo: formulazioni esplicite ed implicite; problemi termo-strutturali: le formulazioni accoppiate
STUDIO E SIMULAZIONE DEI PROCESSI FUSORI (4 ore)
Scopi e obiettivi della simulazione di processi fusori. Brevi cenni sulle modalità di scambi termici e sui modelli di termo-fluidodinamica computazionale. Modelli numerici per la simulazione di processi fusori.
Verifiche e validazioni.
SIMULAZIONE DEI PROCESSI FUSORI MEDIANTE IL SOFTWARE ESI-ProCAST (8 ore)
Esercitazioni in laboratorio sull’utilizzo di ProCAST. Presentazione di casi industriali.
CRITERI E METODI DI COSTIFICAZIONE DEL PROCESSO (9 ORE)
Determinazione delle perdite di materiale, dei tempi di messa a punto del processo, di setup e di lavorazione; attività di preventivazione, valorizzazione e consuntivazione, costi diretti e indiretti, metodi di costificazione direct costing e full costing, il Design to cost, esempi ed applicazioni.
SEMINARI TEMATICI (5 ORE)
L’indicazione del tempo assegnato ad ogni macro argomento potrà subire delle variazioni in funzione di situazioni contingenti.
Il docente si riserva la possibilità di variare il tempo assegnato ad alcuni argomenti in funzione della risposta degli studenti.
Metodi didattici
L’insegnamento viene erogato mediante lezioni frontali in presenza (teoria ed esercitazioni pratiche in laboratorio sull’uso dei codici agli elementi finiti per l'analisi di processo) che vengono svolte con l’ausilio di mezzi audiovisivi (presentazioni in Power Point e filmati) e materiale fornito sul canale Teams del corso e sulla pagina Moodle del corso.
Frequenza non obbligatoria ma fortemente consigliata vista l'articolazione e le interconnessioni delle tematiche.
L’insegnamento è erogato in lingua italiana
Testi di riferimento
Non sono necessari, né previsti, testi di riferimento.
In caso di desiderio di approfondimento sulla parte di teoria delle simulazioni FEM, si consiglia (in inglese):
Ted Belytschko, Wing Kam Liu, Brian Moran, Khalil Elkhodary "Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures", 2nd Edition, 2014, Wiley
Sul canale Teams relativo all’insegnamento di “Processi e Metodi di Fabbricazione per lo Sviluppo di Prodotto” sono disponibili, in anticipo rispetto all’esposizione dell’argomento (e nel rispetto dei diritti d’autore):
- Le dispense utilizzate dai docenti nel corso delle lezioni frontali
- Altro materiale aggiuntivo (filmati, esercitazioni...)
Specific reference books are not required.
For the theory of FEM simulation, students can improve their knowledge with:
Ted Belytschko, Wing Kam Liu, Brian Moran, Khalil Elkhodary "Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures", 2nd Edition, 2014, Wiley
On the Teams of the course “Processes and Manufacturing Methods for Product Development” students will find, before the lecture related of the topic:
- Slides used by the teacher during the lectures.
- Additional material (videos, numerical exercises..)
Verifica dell'apprendimento
Prova scritta iniziale di 30 minuti con domande a risposta vincolata (quiz) su tutti gli argomenti del corso (massimo punteggio 16).
Correzione immediata dello scritto e comunicazione dei candidati ammessi all’orale (obbligatorio). Saranno ammessi all’orale coloro che avranno superato la prova scritta iniziale con un 50% minimo di risposte esatte.
Prova orale (indicativamente 20 minuti) che consiste nella preparazione, lancio ed analisi di una simulazione FEM e con domande inerenti tutti gli argomenti del corso (massimo punteggio 16).
Non sono previste prove intermedie
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione:
1. Conoscenza e comprensione dei criteri di sviluppo di prodotto nell'attività industriale
2. Conoscenza e comprensione dei principi teorici della simulazione di processo
3. Conoscenza e comprensione dei metodi applicativi della simulazione di processo
4. Conoscenza e comprensione dei principali metodi e modelli di costificazione dei processi di fabbricazione
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
5. Capacità di impostare una simulazione di processo e di interpretarne i risultati.
6. Capacità di selezionare gli strumenti di validazione di una simulazione
7. Capacità di costificare un processo di fabbricazione.
8. Capacità di selezionare il processo adeguato per la fabbricazione di un componente.
Autonomia di Giudizio
9. Essere in grado di selezionare in modo autonomo i parametri di processo più adeguati nella simulazione di processi fusori e di deformazione plastica massiva
10. Essere in grado di valutare l’accuratezza di una simulazione di processo
Abilità comunicativa
11. Saper utilizzare la terminologia tecnica appropriata per esprimere in modo chiaro e rigoroso i concetti relativi alle tecnologie di fabbricazione digitali e agli altri contenuti del corso
Capacità di apprendimento
12. Essere in grado di approfondire in modo autonomo i processi manifatturieri, i metodi di sviluppo prodotto e gli strumenti CAE non specificatamente trattati durante il corso