L'insegnamento ha lo scopo di fornire le competenze necessarie per la comprensione delle principali funzionalità dei più moderni sistemi Computer Aided Design (CAD) e per il corretto uso di tali sistemi nell'ambito delle attività di progettazione e di sviluppo di prodotti industriali.

Le lezioni e le esercitazioni in laboratorio consentiranno allo studente di:

Conoscere e comprendere

le modalità di gestione dei modelli parametrici mediante software CAD;

i metodi di approccio all'organizzazione dei modelli geometrici finalizzati al loro successivo uso nello sviluppo prodotto;

le regole matematiche adottate per la descrizione delle entità geometriche nei sistemi CA;

le tecniche di preparazione dei modelli CAD per l'interscambio dei dati tra sistemi;

le tecniche di gestione dei dati tecnici di prodotto. 

Applicare conoscenza e comprensione

alla gestione dati di un modello CAD di assieme relativo a un prodotto industriale e delle parti componenti ai fini progettuali;

alla realizzazione di modelli geometrici finalizzati al loro uso per l'analisi cineto-dinamica, strutturale e per la definizione del percorso utensile e il disegno di dettaglio;

alla creazione di disegni di dettaglio per la trasmissione dell'informazione necessaria alla realizzazione di prodotti e componenti di macchine;

alla realizzazione e uso di librerie di modelli CAD di componenti industriali standard e tipizzati;

alla gestione parametrica di modelli geometrici. 

Nell'insegnamento sono affrontati i temi propri della progettazione assistita dal calcolatore ( CAD ) e sono descritte le principali metodologie utilizzate nella modellazione geometrica e morfologica dei componenti e nella definizione dell’architettura degli assiemi di macchine.

Particolare attenzione è riservata alla modellazione parametrica, utile per la gestione di famiglie di parti e per applicazioni di proporzionamento e validazione geometrica, alle tecniche di simulazione ingegneristica e alle metodologie complementari, quali Reverse Engineering, Rapid Prototyping e Virtual Prototyping, infine, alle tecniche di integrazione delle informazioni sul ciclo di vita del prodotto in formato digitale: Product Data e Life-cycle Management (PDM, PLM).

L'insegnamento privilegia le attività di laboratorio durante le quali lo studente, con la guida del docente e di tutor, acquisisce familiarità con i metodi, le tecniche e gli strumenti, realizzando e sviluppando esempi , tratti dal mondo industriale, atti a chiarire ed applicare gli aspetti teorici.

Argomenti :

Processo di sviluppo prodotto e relativi strumenti. Gli strumenti “Computer Aided” nell’ambito delle attività di definizione e di sviluppo prodotto. Integrazione degli strumenti CA nei sistemi di gestione aziendale PDM e PLM; applicazioni industriali.

Introduzione alle tecniche ed agli strumenti CAD. Oggetti reali, modelli, rappresentazioni. Evoluzione storica delle tecniche “Computer Aided” per il disegno tecnico e la modellazione geometrica . Documentazione tecnica di prodotto (modelli 3D, disegni tecnici e commerciali).

Modellazione geometrica delle macchine. Modellazione geometrica e morfologica di componenti di macchine e definizione dell’architettura degli assiemi di macchine. Approcci bottom-up e top-down. La modellazione di parti in lamiera e di componenti saldati. Esempi applicativi.

Modellazione parametrica ed associativa. Tecniche di modellazione parametrica ed associativa. Concetto di vincolo e parametro, configurazioni parzialmente o completamente vincolate. Definizione delle relazioni spaziali nei complessivi di macchina, concetto di associatività e funzioni per la verifica delle interferenze. Modellazione di famiglie di parti. Metodi di proporzionamento e di validazione geometrica. Esempi applicativi.

Metodologie e strumenti di simulazione. L’integrazione di tecniche di modellazione e simulazione per il Virtual Prototyping. Classificazione delle tecniche e degli strumenti di simulazione. La simulazione e lo studio del movimento nelle macchine e nei meccanismi. Il modello geometrico e le verifiche strutturali. Esempi applicativi.

Evoluzione delle tecniche CA. Evoluzione delle tecniche “Computer Aided” per la progettazione. Sistemi Knowledge Based, Reverse Engineering, Rapid prototyping, Virtual e Mixed Reality. Esempi applicativi.

Lavoro d’anno. La parte finale del corso prevede lo sviluppo di un progetto, normalmente derivato da esempi industriali, con l’impiego integrato di sistemi CAD. Il progetto viene realizzato da gruppi di due-tre studenti utilizzando le tecniche ed i sistemi appresi durante il corso stesso.

Per seguire proficuamente l'insegnamento è necessario che lo studente abbia acquisito i 7 crediti di Metodi di Rappresentazione Tecnica.

Le conoscenze essenziali che lo studente deve possedere riguardano

la capacità di leggere e realizzare il disegno tecnico di un componente industriale;

le norme di base che regolano la quotatura e le prescrizioni relative alle imprecisioni dimensionali e di superficie;

l'abilità di realizzare mediante software CAD la geometria di un componente industriale e di un semplice assieme. 

Inoltre, lo studente deve essere a conoscenza delle principali tecnologie adottate in ambito industriale per la realizzazione dei componenti, delle nozioni di base relative agli organi delle macchine e al loro montaggio. Infine è necessario che lo studente sia autonomo nell'uso di un sistema CAD su personal computer e nella gestione dei file.

Organizzazione del corso

L'insegnamento è articolato in un ciclo di lezioni, di esercitazioni svolte in laboratorio informatico.

Modalità di verifica

L’esame consiste nella elaborazione, presentazione e discussione di un progetto riguardante la definizione di un prodotto industriale mediante tecniche CA, sviluppato in gruppo, scelto in accordo con il docente e in una prova scritta individuale inerente gli argomenti trattati nel corso, svolta con l’ausilio di uno strumento CAD a scelta dell’allievo.

Nello specifico, lo sviluppo del progetto di gruppo mira a verificare le conoscenze:

di gestione e realizzazione di modelli CAD di prodotti industriali, sia di assieme che di singoli componenti, congruenti con le funzionalità del prodotto e per il suo assemblaggio;

di realizzazione di modelli geometrici CAD finalizzati a un particolare uso all'interno del ciclo di progettazione e sviluppo prodotto;

di creazione di disegni di dettaglio per la trasmissione dell'informazione necessaria alla realizzazione di parti e assiemi di prodotti;

di utilizzo delle librerie di componenti standard e tipizzati.

La prova scritta individuale mira, invece, a verificare le conoscenze:

di realizzazione della parametrizzazione di un modello geometrico;

di capacità di analisi dei gradi di libertà di una figura geometrica al fine della sua parametrizzazione mediante informazioni implicite ed esplicite;

relative alle tecniche di scambio dati;

relative alle tecniche di gestione di dati di prodotto in ambito tecnico.