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Marcello PELLICCIARI
Professore Ordinario
Dipartimento di Scienze e Metodi dell'Ingegneria
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Insegnamento: Sustainable Product Design
Sustainable industrial engineering (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Il corso fornisce i metodi e gli strumenti ingegneristici per la progettazione integrata di prodotti e processi industriali nell'ambito dell'Industria 4.0. L'obiettivo principale del corso è quello di fornire allo studente le seguenti competenze:
• Essere in grado di concepire, progettare e ingegnerizzare prodotti sostenibili con un approccio user-centered e value engineering, modellando le caratteristiche necessarie per sviluppare le funzioni progettate per soddisfare l'utente, dimensionandole e ottimizzandole per ottenere le prestazioni desiderate. Saranno affrontati in modo specifico User Experience, progettazione e simulazione interattiva, ottimizzazione topologica, metodi di progettazione generativa.
• Modellazione comportamentale CAD di prodotti focalizzata sull'ottimizzazione della loro sostenibilità e producibilità con specifiche tecnologie di produzione (Design for Manufacturing e Assembly DFMA). Il corso fornirà le linee guida e i metodi di progettazione per progettare parti e prodotti ottimizzati per la loro produzione (i.e. materiali, tolleranze geometriche e dimensionali e produttività) con le principali tecnologie di fabbricazione.
Il corso prevede una formazione di laboratorio finalizzata all'applicazione delle tecniche avanzate di Virtual Prototyping, Life Cycle Costing e Design to Cost per favorire la producibilità e la sostenibilità economica dei prodotti.
Prerequisiti
Lettura e interpretazione di disegni secondo gli standard del disegno tecnico industriale. Modellazione CAD 3D.
Programma del corso
Ciclo di vita del prodotto e le fasi di sviluppo del prodotto. Dimensionamento funzionale e costruttivo di parti meccaniche. Richiami di quotatura, specificazione della precisione, tolleranze geometriche e dimensionali (GDT). Analisi delle tolleranze complessive di assemblaggio e ottimizzazione delle catene di tolleranze in funzione della tecnologia di produzione scelta. Metodi ingegneristici per la progettazione per la produzione e l'assemblaggio. Analisi delle tolleranze e ottimizzazione delle parti meccaniche in funzione della tecnologia costruttiva scelta. Ottimizzazione delle parti meccaniche orientata alla sostenibilità per ottenere la massima precisione ottenibile e il minimo costo. Ottimizzazione degli assemblaggi meccanici per facilità di assemblaggio e costi di produzione minimi. L'approccio sistematico nel design. Progettazione di nuovi prodotti, pianificazione di prodotto e product experience. Fondamenti di ergonomia, human factors e progettazione della User Experience. Design concettuale e design esecutivo. Approcci e strumenti nel contesto dell'Industria 4.0. Richiami di modellazione CAD 3D. Creazione di modelli CAD di componenti, assiemi e disegni seguendo le regole della producibilità e sostenibilità dei costi. Simulazione digitale umana. Approcci e strumenti per il costo del prodotto, Life Cycle Costing, TCO, Design to Cost.
Metodi didattici
Lezioni teoriche e formazione con software per la modellazione CAD 3D, Virtual Prototyping e Design To Cost. Il corso completo si baserà su un approccio “learning by doing”, sfruttando le attività di gruppo di lavoro in laboratorio per mettere in pratica su casi studio reali i contenuti teorici. La sostenibilità e gli approcci orientati al business saranno il filo conduttore, le conoscenze scientifiche e ingegneristiche saranno sempre insegnate concentrandosi sull'impatto sulla sostenibilità del prodotto, del business e sulla società in generale. I fondamenti di user-centered design, dell'ergonomia e del "design for all" forniranno allo studente la possibilità di concepire prodotti e servizi sostenibili con prestazioni superiori. Saranno affrontati in modo specifico gli obiettivi 8,9,10 dell’Agenda 2030. Aziende locali (ad es. DANA, Track One, Centauro) coinvolte presentando casi di studio ed esperienza di ingegneria della vita reale. La frequenza in presenza dell’insegnamento è facoltativa anche se raccomandata.
Testi di riferimento
G. Pahl, W. Beitz “Engineering Design: a Systematic Approach”, Springer, ISBN 354019917 9
Slides, lecture notes and course exercises available on the Moodle platform
Verifica dell'apprendimento
L'esame si svolgerà alla fine del corso secondo il calendario ufficiale degli esami.
L'esame è orale e prevede la discussione di un progetto individuale assegnato durante il corso. Il tema prevede la riprogettazione di un manufatto meccanico affrontando le necessarie valutazioni funzionali, costruttive ed ergonomiche in base alle tecnologie produttive prescelte e alle necessarie tolleranze. Il lavoro sarà descritto in una relazione tecnica, modelli CAD e disegni tecnici dell'assieme e dei singoli componenti che lo compongono. Il materiale prodotto deve essere consegnato al docente un paio di giorni prima della data d'esame.
L'esame consiste in una prima illustrazione del progetto (soft skill) e, a seguire, un paio di domande su tutti i contenuti del corso. I parametri di valutazione includono:
- l'applicazione della conoscenza e della comprensione;
- autonomia di giudizio;
- abilità comunicative.
Nel voto finale pesano per il 50% la qualità, completezza e correttezza del project work e per il 50% le domande sui contenuti del corso. L'esito dell'esame viene comunicato al termine del colloquio.
Risultati attesi
Conoscenza e comprensione:
- conoscere l'iter progettuale ei principi da adottare secondo le principali tecnologie costruttive, ottimizzandone la sostenibilità industriale (inclusa la riduzione dei costi)
- conoscere i metodi per ingegnerizzare prodotti sostenibili utilizzando la prototipazione virtuale e strumenti digitali avanzati
- comprendere il ruolo della digitalizzazione nel processo di sviluppo e industrializzazione del prodotto
Conoscenza e comprensione:
- conoscere l'iter progettuale ed i principi da adottare secondo le principali tecnologie produttive puntando sulla sostenibilità industriale
- conoscere i metodi per ingegnerizzare prodotti sostenibili utilizzando la prototipazione virtuale e strumenti digitali avanzati
- comprendere il ruolo della digitalizzazione nel processo di sviluppo e industrializzazione del prodotto
- conoscere metodi e strumenti innovativi per la progettazione integrata
Conoscenza e comprensione applicate:
- saper utilizzare efficacemente metodi e sistemi software per la realizzazione di prototipi virtuali di prodotti
- saper utilizzare metodi e strumenti per l'ottimizzazione delle performance, della sostenibilità e dei costi del prodotto
- essere in grado di ottimizzare le geometrie progettuali in funzione della producibilità e sostenibilità economica delle parti meccaniche
Formulare giudizi:
- saper individuare e utilizzare le metodologie e gli strumenti più idonei a supportare le fasi di ingegnerizzazione del prodotto, con riferimento alla prototipazione virtuale avanzata e alla sostenibilità economica
Abilità comunicative:
- uso della terminologia appropriata per illustrare un processo di sviluppo del prodotto
Capacità di apprendimento:
- autonomia nell'uso di libri di testo, standard e materiali sulla piattaforma e sul web
- autonomia nell'individuazione e nell'utilizzo di componenti standardizzati sul mercato
- autonomia ed efficacia nello sviluppo di un project work, anche attraverso la capacità di utilizzare gli strumenti software necessari