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ROBERTO RAFFAELI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze e Metodi dell'Ingegneria
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Insegnamento: Metodi di Ingegnerizzazione
Ingegneria meccatronica (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
Il corso si propone di approfondire metodi e strumenti per supportare la progettazione ed ingegnerizzazione di prodotti e processi meccatronici nel contesto dell’Industria 4.0. Lo studente acquisirà gli strumenti metodologici per la progettazione sistematica e per la gestione dell’informazione estesa all’intero ciclo di vita. Saranno illustrati esempi di progettazione e rappresentazione digitale di prodotti industriali meccatronici rispettando requisiti funzionali, tecnologici e di mercato.
Il corso include esercitazioni volte all’applicazione di tecniche di prototipazione virtuale avanzate al settore della robotica industriale e al Life Cycle Costing.
I docenti danno la possibilità di svolgere tirocini/tesi su argomenti collegati ai contenuti del corso.
Prerequisiti
Lettura di disegni secondo le norme del disegno tecnico industriale e produzione di modelli CAD 3D
Programma del corso
Il ciclo di vita del prodotto e le fasi dello sviluppo prodotto (1 CFU)
Richiami di disegno meccanico, GD&T, rappresentazione geometrica e modellazione CAD 3D (1 CFU)
Pianificazione di prodotto e Product Experience (1 CFU)
Progettazione concettuale e realizzativa (1 CFU)
Modularità, Mass Customization, Piattaforme prodotto, configurazione prodotto (1 CFU)
Prototipazione virtuale di sistemi meccatronici. Sviluppo di modelli virtuali di celle robotizzate in RobotStudio (3 CFU)
La gestione dell’informazione nel ciclo di vita prodotto, sistemi PLM, le distinte (1 CFU)
Metodi di disegno e progettazione orientati alla producibilità dei prodotti (1 CFU)
Approcci e strumenti per la preventivazione del prodotto, Design to Cost (2 CFU)
Metodi didattici
Lezioni teoriche ed esercitazioni al calcolatore con software per la prototipazione virtuale (RobotStudio) e Design To Cost (LeanCOST). Le lezioni sono in lingua italiana, parte del materiale didattico di supporto è fornito in lingua inglese. I testi di riferimento sono in lingua inglese. Verranno effettuate esercitazioni pratiche per un 50% del tempo, svolte in presenza operando anche per piccoli gruppi. 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
K. Ehrlenspiel, · A. Kiewert, · U. Lindemann, “Cost-Efficient Design”, Springer
Slides, esercitazioni e videolezioni messe a disposizione settimanalmente nella piattaforma Moodle a ridosso della lezione in aula
Slides, exercises and video lessons made available weekly on the Moodle platform close to the classroom lesson
Verifica dell'apprendimento
L'esame si svolgerà al termine dell’insegnamento secondo il calendario ufficiale degli appelli d’esame.
La prova è di tipo orale con discussione di un progetto sviluppato in gruppi da quattro-cinque persone. Il tema prevede la progettazione di una cella robotizzata realizzandone un modello virtuale che ne dimostri il funzionamento. Il lavoro include la definizione della geometria 3D e 2D dei componenti impiegati e dovrà evidenziare obiettivi, ciclo e logica di funzionamento, giustificazione in termini di sostenibilità economica del processo. Il lavoro svolto sarà descritto in un report tecnico a cui saranno allegati files CAD e di progetto dei software impiegati (SolidWorks, RobotStudio e LeanCOST), disegni tecnici del complessivo e dei componenti significativi, un video del funzionamento della cella. Il materiale prodotto va consegnato ai docenti tre giorni prima della data di esame.
Il colloquio orale si compone di una prima illustrazione del progetto e, a seguire, un paio di domande su tutti i contenuti del corso. I parametri di valutazione sono costituiti da:
- l’applicazione di conoscenze e capacità di comprensione;
- l’autonomia di giudizio;
- le abilità comunicative.
Nel voto finale pesa per un 70% la qualità, la completezza e la correttezza del lavoro progettuale svolto e per un 30% le domande sui contenuti del corso. L’esito del voto viene comunicato a fine colloquio.
Durante il corso è prevista una prova intermedia che verte sui contenuti teorici della prima parte del corso. Lo studente che supera la prova intermedia è dispensato dalle domande orali in sede di esame finale.
Il report del progetto finale può essere scritto in lingua italiana o inglese. L’esame finale può essere sostenuto in lingua inglese a scelta dello studente.
Risultati attesi
1) Conoscenza e capacità di comprensione:
- conoscere i metodi e gli strumenti per ingegnerizzare prodotti meccatronici ottimizzandone prestazioni e costi nel loro intero ciclo di vita.
- comprendere il ruolo della digitalizzazione nel processo di sviluppo ed industrializzazione di prodotto.
- conoscere metodologie e tecnologie innovative di progettazione integrata e simulazione orientate alla razionalizzazione, modularizzazione, manifatturabilità e Design To Cost
2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
- saper utilizzare con efficacia metodi e sistemi software per la creazione di prototipi virtuali di sistemi produttivi robotizzati
- saper utilizzare metodi e strumenti per il Life Cycle Costing e il Design To Cost
3) Autonomia di giudizio:
- saper identificare ed impiegare i metodi e gli strumenti più adeguati a supporto delle fasi di ingegnerizzazione del prodotto, con particolare riferimento alla digitalizzazione e alla riduzione dei costi industriali.
4) Abilità comunicative:
- saper utilizzare il lessico e la terminologia appropriata nel presentare un progetto
5) Capacità di apprendimento:
- saper dimostrare autonomia ed efficacia nello sviluppo di un project work, anche attraverso la capacità di apprendimento degli strumenti software necessari.