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STRUCTURAL DESIGN AND MANUFACTURING OF MECHANICAL COMPONENTS

Internazionalizzazione della Didattica STRUCTURAL DESIGN AND MANUFACTURING OF MECHANICAL COMPONENTS

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0623000011
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
SMART INDUSTRY ENGINEERING
2024/2025

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2021
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
1STRUCTURAL DESIGN AND MANUFACTURING OF MECHANICAL COMPONENTS
660LEZIONE
2STRUCTURAL DESIGN AND MANUFACTURING OF MECHANICAL COMPONENTS
660LEZIONE
ROBERTO GUGLIELMO CITARELLA1 T Curriculum
VENANZIO GIANNELLA1 Curriculum
PIERPAOLO CARLONE2 Curriculum
VITANTONIO ESPERTO2 Curriculum
Obiettivi
IL CORSO FORNISCE I CONCETTI FONDAMENTALI E GLI STRUMENTI METODOLOGICI PER L’ANALISI E LA PIANIFICAZIONE DI PROCESSI INNOVATIVI DI LAVORAZIONE USATI PER LA PRODUZIONE DI COMPONENTI MECCANICI. TECNICHE CONVENZIONALI, BASATE SU APPROCCI SOTTRATTIVI E CONSERVATIVI SONO RICHIAMATE, FORNENDO I DETTAGLI DI RILIEVO IN RELAZIONE A UTENSILI, ATTREZZATURE, MACCHINE E METODI DI PROGRAMMAZIONE. METODI INNOVATIVI, BASATI SU LAVORAZIONI ADDITIVE E ROBOTIZZATE, E TECNOLOGIE DI TRATTAMENTO ED INGEGNERIZZAZIONE DELLE SUPERFICI SONO PRESENTATI. INFINE, SONO DISCUSSI I METODI DI ISPEZIONE E I FOGLI DI CICLO E DI FASE.
INOLTRE, A PARTIRE DALLE NOZIONI DI MECCANICA DEL CONTINUO, BREVEMENTE RICHIAMATE ALL'INIZIO DEL CORSO, LO STUDENTE IMPARERÀ I FONDAMENTI TEORICI E APPLICATIVI DEL METODO DEGLI ELEMENTI FINITI (FEM), AD UN LIVELLO TALE DA RIUSCIRE A RISOLVERE SEMPLICI PROBLEMI LINEARI STATICI. IN AGGIUNTA LO STUDENTE ACQUISIRÀ LE BASI DELLA MECCANICA SPERIMENTALE, LA CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DEI MATERIALI E IL MONITORAGGIO STRUTTURALE.

1) CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE.

ALLA FINE DEL CORSO LO STUDENTE È IN GRADO DI:
- SCEGLIERE I PROCESSI DI LAVORAZIONE PIÙ APPROPRIATI PER REALIZZARE SUPERFICI/COMPONENTI RISPONDENTI AI REQUISITI DI PROGETTO ED TRATTAMENTI POST-PROCESS, SAPER INTEGRARE I PROCESSI INNOVATIVI ADDITIVI CON I SISTEMI DI LAVORAZIONE CONVENZIONALI, SELEZIONARE I METODI DI ISPEZIONE PIU’ ADATTI AL PRODOTTO CONSIDERATO IN BASE ALLE PROPRIETA’ MECCANICHE E FUNZIONALI;
- SVILUPPARE IL PART PROGRAM DI UN COMPONENTE USANDO UN APPROCCIO CAD/CAM;
- FORMULARE I FOGLI DI CICLO E I FOGLI DI FASE PER LA LAVORAZIONE DI UN COMPONENTE MECCANICO;
- ESEGUIRE ANALISI STRUTTURALI BASATE SU ARGOMENTI TEORICI ANALIZZATI DURANTE I CORSO, SFRUTTANDO LE POTENZIALITÀ DEL FEM;
- ESEGUIRE LA CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DI UN COMPONENTE.

2) AUTONOMIA DI GIUDIZIO
SAPER INDIVIDUARE E PIANIFICARE LE STRATEGIE DI LAVORAZIONE CONVENZIONALE, INNOVATIVA O ADDITIVA, EVENTUALI TRATTAMENTI POST-PROCESSO E I METODI DI ISPEZIONE PIÙ APPROPRIATI PER REALIZZARE O VERIFICARE SUPERFICI RISPONDENTI ALLE SPECIFICHE IMPOSTE DA DISEGNO. L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO È ANCHE INCORAGGIATA IN FASE DI PREPARAZIONE DELL’ESAME. INFATTI, È PREVISTA LA DISCUSSIONE DI UN REPORT COMPUTAZIONALE, BASATO SUL METODO DEGLI ELEMENTI FINITI, PER LA CUI REDAZIONE GLI STUDENTI POSSONO USARE MANUALI E SOFTWARE.

3) ABILITÀ COMUNICATIVE
SAPER DESCRIVERE, IN FORMA SCRITTA, IN MODO CHIARO E SINTETICO ED ESPORRE ORALMENTE CON PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO GLI OBIETTIVI, IL PROCEDIMENTO ED I RISULTATI DELLE ELABORAZIONI EFFETTUATE. È RICHIESTO INOLTRE LO SVILUPPO DI UN REPORT BASATO SUL FEM DA REALIZZARE IN GRUPPI DI DUE STUDENTI PER IL QUALE L’INTERAZIONE TRA GLI STESSI RAPPRESENTA UN ASPETTO FONDAMENTALE.

4) CAPACITÀ DI APPRENDERE (LEARNING SKILLS)
ESSERE IN GRADO DI APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO, ED APPROFONDIRE GLI ARGOMENTI TRATTATI USANDO MATERIALI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI.

Prerequisiti
È RICHIESTA LA CONOSCENZA DELLE NOZIONI DI BASE DI MATEMATICA, FISICA, DISEGNO E PROGETTAZIONE MECCANICA, SCIENZA DEI MATERIALI E TECNOLOGIE DI LAVORAZIONE AD UN LIVELLO CONSISTENTE CON UNA LAUREA IN INGEGNERIA INDUSTRIALE.
Contenuti
PROCESSI DI LAVORAZIONE CONVENZIONALI (8 ORE TEORIA)
ASPETTI FONDAMENTALI DELLE LAVORAZIONI PER ASPORTAZIONI DI TRUCIOLO, DEFORMAZIONE PLASTICA, SALDATURA. CRITERI PER LA SELEZIONE DI UTENSILI E PARAMETRI DI LAVORO. ASPETTI DI COMPLESSITÀ E DESIGN FOR MANUFACTURING. MACCHINE E ATTREZZATURE (CNC, CMM, ROBOT)

PROGRAMMAZIONE DELLE MACCHINE (8 ORE TEORIA, 8 ORE ESERCITAZIONE, 6 ORE LAB)
PROGRAMMAZIONE MANUALE, PROGRAMMAZIONE INTERATTIVA O CONVERSAZIONALE, STANDARD ISO-6983 (FUNZIONI DI INDIRIZZO, GENERALI, MISCELLANEE). STESURA DI PART PROGRAMM PER LAVORAZIONI MECCANICHE AD ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO. PROGRAMMAZIONE AUTOMATICA CAD-CAM

PROCESSI DI LAVORAZIONE RAPIDA DI METALLI E COMPOSITI (14 ORE TEORIA, 4 ORE ESERCITAZIONE)
LAVORAZIONI ADDITIVE: TECNOLOGIA DEL FASCIO LASER E DEL FASCIO ELETTRONICO, CARATTERISTICHE DELLE POLVERI METALLICHE, DEPOSIZIONE DIRETTA DI FILO, LAVORAZIONE A LETTO DI POLVERI (LASER E FASCIO ELETTRONICO). POST PROCESSING E TRATTAMENTO TERMICO. ADDITIVE MANUFACTURING DEI COMPOSITI: DEPOSIZIONE DI COMPOSITO RINFORZATO A FIBRA LUNGA E CORTA; 4D PRINTING; DESIGN FOR ADDITIVE E STIMA DEI COSTI
PROCESSI DI LAVORAZIONE DELLE SUPERFICI: PROCESSI THERMAL E COLD SPRAY DI POLVERI SU COMPONENTI IN METALLO E COMPOSITO, PROCESSI MECCANICI ED ELETTROCHIMICI PER IL TRATTAMENTO DELLE SUPERFICI.


ANALISI NON DISTRUTTIVA (2 ORE TEORIA, 2 ORE ESERCITAZIONE)
LIQUIDI PENETRANTI, CONTROLLO AD ULTRASUONI, X-GRAFIA, TOMOGRAFIA

FOGLI DI CICLO E FOGLI DI FASE (4 ORE TEORIA, 4 ORE ESERCITAZIONE)
CONTROLLO E OTTIMIZZAZIONE PER LA LAVORAZIONE DI COMPONENTI MECCANICI, TOLLERANZE DI LAVORAZIONE, FORMULAZIONE DEI DOCUMENTI DI LAVORAZIONE ED INSPEZIONE


INTRODUZIONE ALL’ANALISI STRUTTURALE (10 ORE TEORIA)
RICHIAMI DI MECCANICA DEL CONTINUO. INTRODUZIONE ALLE STRUTTURE LINEARI. STATI DI SOLLECITAZIONE: TENSIONE, FLESSIONE, TAGLIO E TORSIONE. TEST DI RESISTENZA: DEFINIZIONE DI TENSIONE LIMITE ED AMMISSIBILE, STATI DI SOLLECITAZIONE MULTIASSIALI: CRITERI DI ROTTURA.


INTRODUZIONE AL METODO DEGLI ELEMENTI FINITI (18 ORE TEORIA, 8 ORE ESERCITAZIONE)
DISCRETIZZAZIONE AGLI ELEMENTI FINITI DI UNA STRUTTURA, MATRICE DI RIGIDEZZA, CONDIZIONI AL CONTORNO, TIPOLOGIA DI ELEMENTI FINITI: ASTA, TRAVE, ELEMENTI 2D E 3D. SCELTA DEL TIPO DI ELEMENTO IN BASE ALL’OBIETTIVO DELL’ANALISI. TECNICHE DI MODELLAZIONE “MESH FREE” E “MAPPED MESH”, L’UTILIZZO DEI MODELLI CAD PER L’ANALISI AGLI ELEMENTI FINITI. CONDIZIONI DI SIMMETRIA. ANALISI CRITICA DEI RISULTATI: VALIDAZIONE DEL MODELLO, CRITERI DI ACCETTABILITÀ DEI RISULTATI, ANALISI DI CONVERGENZA. APPLICAZIONI NUMERICHE SUGLI ARGOMENTI COPERTI DURANTE IL CORSO

ANALISI SPERIMENTALE DELLE TENSIONI (8 ORE TEORIA, 6 ORE ESERCITAZIONE)
ASPETTI TEORICI ED APPLICAZIONI SPERIMENTALI PER VALUTARE I CAMPI DI TENSIONI E DEFORMAZIONI IN UN COMPONENTE MECCANICO, CARATTERIZZAZIONE SPERIMENTALE DEGLI EFFETTI DI INTAGLIO, CARATTERIZZAZIONE SPERIMENTALE DELLE TENSIONI RESIDUE. FONDAMENTALI DEGLI ESTENSIMETRI. TEST MECCANICI: TRAZIONE, FATICA, PROPAGAZIONE DI CRICCHE, DETERMINAZIONE DI KIC E DEI LIMITI K. ASPETTI NORMATIVI PER LE PROVE MECCANICHE COME PARTE DELLA PROGETTAZIONE. CRACK GAUGES E STRAIN GAUGES. DESIGN OF EXPERIMENTS: CALIBRAZIONE DEL METODO SPERIMENTALE E ASPETTI DI SENSIBILITÀ, PROCESSAMENTO DEL SEGNALE, ACQUISIZIONE ANALOGICA E DIGITALE.


MONITORAGGIO STRUTTURALE (4 ORE TEORIA)
VANTAGGI E SVANTAGGI DEL MONITORAGGIO STRUTTURALE RISPETTO AL CONTROLLO NON DISTRUTTIVO, MATERIALI E STRUTTURE INTELLIGENTI, SISTEMI DI MONITORAGGIO (ATTIV, PASSIVI, APPLICATI O INTEGRATI), SENSORI E TECNICHE, OTTIMIZZAZIONE DI MONITORAGGIO E SET-UP SPERIMENTALE, AFFIDABILITÀ NEL TEMPO, ONDE ULTRASONORE.
Metodi Didattici
IL CORSO SI SVILUPPA IN LEZIONI TEORICHE ED ESERCITAZIONI IN AULA INTEGRATE CON VISITE IN LABORATORIO E DIMOSTRAZIONI PRATICHE DI LAVORAZIONI MECCANICHE E DI CICLI DI MISURA, COSÌ COME APPLICAZIONI NUMERICHE RELATIVE L’ANALISI FEM. CREAZIONE DI GRUPPI DI LAVORO PER LE ATTIVITÀ PROGETTUALI (APPLICAZIONI DEL FEM), DA PRESENTARE E DISCUTERE DURANTE L’ESAME.
NELLE LEZIONI TEORICHE SONO ILLUSTRATE GLI ASPETTI FONDAMENTALI DI LAVORAZIONI CONVENZIONALI, INNOVATIVE ED ADDITIVE DI METALLI E COMPOSITI, LE TECNICHE PER IL TRATTAMENTO E L’INGEGNERIZZAZIONE DELLE SUPERFICI, LA STRUTTURA E I COMPONENTI DI MACCHINE UTENSILI A CONTROLLO NUMERICO E DELLE MACCHINE DI MISURA A COORDINATE, I METODI DI PROGRAMMAZIONE MANUALE E CAD/CAM. I METODI DI ISPEZIONE, L’ANALISI NUMERICA E LA MECCANICA SPERIMENTALE.
LE ESERCITAZIONI SONO FINALIZZATE ALL’IMPLEMENTAZIONE DEI DOCUMENTI E PROGRAMMI PER LA LAVORAZIONE DI UN GENERICO COMPONENTE MECCANICO, COSÌ COME ALL’APPLICAZIONE DI METODO DEGLI ELEMENTI FINITI PER LA PROGETTAZIONE STRUTTURALE. LE ESERCITAZIONI SONO SVOLTE DAL DOCENTE COINVOLGENDO EVENTUALMENTE GLI STUDENTI NELLA RISOLUZIONE. LE DIMOSTRAZIONI IN LABORATRIO SONO FINALIZZATE A FORNIRE UNA EVIDENZA PRATICA DELLE NOZIONI TEORICHE ESPLORATE DURANTE LE LEZIONI IN AULA.
Verifica dell'apprendimento
LA VALUTAZIONE DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI AVVERRÀ UNA PROVA ORALE DOVE SARÀ PRESENTATO UN PROGETTO SVILUPPATO DURANTE IL CORSO E VERRÀ VALUTATO IL GRADO DI CONOSCENZA ACQUISITO E LA CAPACITÀ DI ESPOSIZIONE DEGLI ARGOMENTI.
IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA RIDOTTA COMPRENSIONE DEI PROCESSI DI LAVORAZIONE TRATTATI, DELLE MACCHINE A CONTROLLO NUMERICO E DELLA RELATIVA PROGRAMMAZIONE, NONCHÉ DELL’ANALISI E MONITORAGGIO STRUTTURALE E DEL METODO DEGLI ELEMENTI FINITI, E HA UNA SCARSA CAPACITÀ ESPOSITIVA E LIMITATA AUTONOMIA E CAPACITÀ DI GIUDIZIO.
IL LIVELLO MASSIMO (30/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEGLI STRUMENTI E METODI ANALIZZATI ED È IN GRADO DI RISOLVERE I PROBLEMI PROPOSTI INDIVIDUANDO LE STRATEGIE DI LAVORAZIONE E DI PROGRAMMAZIONE PIÙ APPROPRIATE E MOSTRA UNA NOTEVOLE CAPACITÀ NELLA ORGANIZZAZIONE DELLA LAVORAZIONE E UNA COMPRENSIONE ECCELLENTE DEGLI ASPETTI TEORICI PER L’ANALISI DELLO STRESS, DEL MOTODO DEGLI ELEMENTI FINITI E DELL'ATTIVITA' SPERIMENTALE.
LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI TEORICI ED OPERATIVI E MOSTRA DI SAPER PRESENTARE GLI ARGOMENTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA ANCHE IN CONTESTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE.
Testi
APPUNTI E DIAPOSITIVE DELLE LEZIONI ED ESERCITAZIONI
PETER SMID, CNC PROGRAMMING HANDBOOK, INDUSTRIAL PRESS INC.
MIKELL P. GROOVER, INTRODUCTION TO MANUFACTURING PROCESSES, WILEY
I. GIBSON, D. ROSEN, B. STUCKER: ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGIES, SPRINGER, 2015
FERDINAND P. BEER, MECCANICA DEI SOLIDI, MCGRAW-HILL, MILANO, 2006
Orari Lezioni

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