L'insegnamento intende fornire le competenze necessarie per svolgere le attività di sviluppo prodotto con l’utilizzo dei moderni strumenti informatici.

Presenta inoltre le modalità di gestione delle informazioni e della documentazione di prodotto per operare efficacemente nelle realtà produttive e dei servizi.

Conoscenza e comprensione

Al superamento del corso, l'allievo ha acquisito conoscenze in merito a:

• Fasi e attività del processo di sviluppo prodotto
• L’approccio funzionale alla progettazione di sistemi
• Metodologie e strumenti di base per la prototipazione virtuale
• Sistemi e tecniche di progettazione assistita dal calcolatore
• La struttura gerarchica del prodotto e le modalità di gestione delle relative informazioni

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente ha acquisito inoltre capacità applicative riguardo a:

• Modellazione parametrica di parti e di assiemi
• La produzione delle tavole tecniche con le relative annotazioni
• Utilizzo di librerie di componenti
• I formati dei dati per l’interoperabilità
• Analisi cinematica di sistemi meccanici in un ambiente integrato di modellazione e simulazione
• Analisi ergonomiche mediante manichini virtuali

L'insegnamento si articola in lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche in laboratorio informatico durante le quali lo studente, con la guida del docente e di tutor, acquisisce familiarità con le tecniche e gli strumenti, realizzando e sviluppando esempi atti a chiarire ed applicare gli aspetti teorici.

Le lezioni teoriche e le esercitazioni pratiche introducono concetti essenziali sugli aspetti tecnici dello sviluppo prodotto, sull’organizzazione delle attività e delle informazioni, sulle tecnologie IT di supporto. Particolare attenzione viene riservata alle tecniche di modellazione per solidi e superfici ed alla definizione dell’architettura di assiemi ed alla modellazione parametrica, utile per la gestione di famiglie di parti e per applicazioni di proporzionamento e verifica automatiche. Inoltre, viene fornita una panoramica sulle tecniche di simulazione cinematiche e sulle tecnologie di Reverse Engineering, Additive Manufacturing ed infine su Virtual/Augmented Reality.

Argomenti:

Processo di sviluppo prodotto e relativi strumenti. Fasi dello sviluppo prodotto. Metodi di progettazione. Le attività e gli strumenti “computer-aided” per progettare; applicazioni industriali.

Organizzazione di un’attività di progettazione Dai customer requirements alla specifica tecnica. Pianificazione delle attività progettuali. Diagrammi di Gantt. Controllo del processo di progettazione.

Introduzione alle tecniche ed agli strumenti CAD. Oggetti reali, modelli, rappresentazioni. Schemi di rappresentazione per solidi. Documentazione tecnica di prodotto (modelli 3D, disegni tecnici e commerciali): esempi.

Modellazione geometrica delle macchine. Elementi di geometria computazionale: curve e superfici. Modellazione feature-based: le principali feature di modellazione. Approcci top-down e bottom-up. Modellazione di componenti di macchine: esempi.

Modellazione parametrica ed applicazioni. Tecniche di parametrizzazione. Modellazione di famiglie di parti. Rappresentazione di criteri di scelta, dimensionamento e verifica.

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. Cenni di Design for Additive Manufacturing. Applicazioni di Realtà Virtuale e Aumentata.

Gestione delle informazioni di prodotto nel sistema informativo aziendale. Formati per la gestione delle informazioni geometriche (proprietari, IGES, STEP, DXF, STL, VRML) per sistemi di modellazione, simulazione, visualizzazione. Le tipologie di informazioni gestite dalle organizzazioni produttive e i relativi strumenti. Ruolo delle informazioni di prodotto e la loro gestione (sistemi PLM).

Esercitazioni (in laboratorio informatico con utilizzo di diversi sistemi CAD):

1. Modellazione di parti a partire da tavola
2. Modellazione di assiemi, distinta base, messa in tavola
3. Modellazione parametrica di parti
4. Modellazione parametrica di assiemi con gestione da foglio di calcolo
5. Modellazione di meccanismi e analisi cinematica
6. Ricostruzione e modifica di modelli importati in formato neutro (es. IGES, STEP)
7. Simulazioni ergonomiche mediante manichini virtuali
8. Gestione dati di prodotto nel sistema informativo aziendale

Gli studenti frequentanti devono conoscere i fondamenti del disegno tecnico industriale e della modellazione solida di particolari meccanici. Inoltre per la comprensione dei temi di esercitazione si richiede che abbiano acquisito i principi della Costruzione di macchine, della Meccanica applicata alle macchine, della Tecnologia meccanica e auspicabilmente della Fisica tecnica e dell’Ingegneria elettrica.

La procedura di valutazione finale consta in una prova pratica al calcolatore accompagnata da domande aperte o a scelta multipla che mirano a verificare il grado di conoscenza e comprensione degli argomenti trattati da parte dello studente.

La prova consiste in:

• modellazione parametrica di un assieme meccanico;
• realizzazione di messe in tavola arricchite di annotazioni;
• analisi cinematica di un meccanismo;
• dimensionamento ed ottimizzazione di un sistema meccanico.