Nell'insegnamento sono illustrate le metodologie numeriche utilizzate sia nel campo della progettazione meccanica sia in quello della simulazione dei processi tecnologici. L'insegnamento è costituito da due moduli: uno di carattere progettuale ed uno di carattere tecnologico. Per la parte riguardante la progettazione meccanica sono presentati i metodi numerici agli elementi finiti per la simulazione e il calcolo in condizioni statiche, con cenni anche al comportamento non lineare e dinamico stazionario. Per la parte di simulazione di processo, dopo la descrizione dei principali processi utilizzati per la realizzazione di componenti in materiali polimerici, partendo dal modello matematico dell'elemento realizzato al CAD tridimensionale, sono esaminate le fasi che portano alla definizione delle attrezzature di produzione nell'ottica della Concurrent Engineering (CE) dove convivono tutte le moderne tecniche CAD/CAM/CAE.

L'obiettivo dell’insegnamento, composto da due moduli (uno di carattere progettuale, l’altro tecnologico) è quello di presentare le metodologie numeriche utilizzate sia nel campo della progettazione meccanica sia in quello della simulazione dei processi tecnologici. Al termine dell'insegnamento si chiederà allo studente di: - conoscere i metodi numerici per il calcolo delle sollecitazioni e per la simulazione di processo; - conoscere i principali processi utilizzati per la realizzazione di componenti in materiali polimerici; - conoscere le problematiche relative al calcolo di strutture in campo non lineare; - essere in grado di utilizzare le tecniche di compressione del tempo nella fase di progettazione prodotto/processo; - essere in grado di eseguire verifiche strutturali con il metodo agli elementi finiti in campo lineare; - essere in grado di utilizzare la simulazione software per ottimizzare i processi di produzione di componenti in materiali polimerici.

Lo studente che segue l'insegnamento deve avere conoscenze: - degli argomenti trattati negli insegnamenti di disegno tecnico industriale (compresa la capacità di utilizzare sistemi CAD), di tecnologia meccanica e di sistemi integrati di produzione; - di base della progettazione meccanica; - delle nozioni base del calcolo matriciale delle strutture; - dei concetti fondamentali relative alle tecnologie di produzione.

Modulo di Progettazione di prodotto con metodi numeri (docente: Prof. A. Somà) - Analisi Matriciale di Strutture Principi fondamentale del metodo agli elementi finiti. Funzione di forma. Matrice di rigidezza e sue proprietà. Elementi molla. Elementi truss. Matrice di trasformazione delle coordinate. Carichi nodali equivalenti. Matrice costitutiva del materiale - Metodo degli Elementi Finiti (FEM) Metodi variazionali per la definizione della matrice di rigidezza. Matrice di rigidezza dell'elemento truss ricavata con il metodo dei lavori virtuali. Elementi a due dimensioni. Stato piano di tensione. Stato piano di deformazione. Coordinate generalizzate. Coordinate naturali. Elementi isoparametrici. Jacobiano e sue applicazioni nelle operazioni di derivazione e integrazione. Metodi di integrazione numerica. Punti di integrazione. Metodologie di modellazione. Criteri di convergenza. Elementi assialsimmetrici. Elementi a guscio sottile. Shell di Kirchoff. Shell di Mindlin. Il locking - Analisi Dinamica FEM Concetti fondamentali di analisi dinamica negli elementi finiti. Vibrazioni libere e smorzate. Vibrazioni forzate. Formule fondamentali per i sistemi ad un grado di libertà. Fattore di amplificazione e risonanza. Matrici in analisi dinamica. Matrici di massa "consistenti" e "concentrate". Analisi modale. Guyan reduction. Subspace iteration. Analisi transitoria dinamica. Sovrapposizione modale. Il fattore di partecipazione modale. Metodi di integrazione diretta; metodi impliciti ed espliciti. Il metodo di Houbolt. Il metodo di Newmark; metodo di Wilson-teta. Analisi della stabilità e della precisione dei metodi di integrazione diretta. Operatori di approssimazione e di carico. Limite di stabilità. Applicazione ai metodi delle differenze centrali, di Houbolt, Wilson-teta, Newmark. Analisi di risposta armonica Modulo di Progettazione di processo con metodi numerici (docente: Prof. A. Salmi) - La simulazione dei processi produttivi - Generalità sulle materie plastiche - Lo stampaggio ad iniezione e la simulazione del flusso di resina termoplastica nel processo di stampaggio a iniezione - L’interpretazione dei risultati della simulazione e le strategie da intraprendere per migliorare la qualità del manufatto - Introduzione agli stampi per lo stampaggio ad iniezione - Cenni ad altre tecnologie di trasformazione dei materiali termoplastici

Le lezioni teoriche sono affiancate da esercitazioni in laboratorio. Lo scopo di tali esercitazioni è la progettazione (e l’ottimizzazione) del processo di stampaggio a iniezione di un componente plastico mediante un approccio di tipo CAE. Le esercitazioni si svolgeranno presso l’RMLab del Dipartimento di Ingegneria Gestionale e della Produzione (DIGEP) utilizzando principalmente il modulo VISI Flow del pacchetto software CAD/CAE/CAM VISI Series sviluppato da Vero Software (http://www.visicadcam.it/visiflow). Le esercitazioni saranno sviluppate in gruppo di 4/5 persone e saranno suddivise in tre squadre. Esse sono finalizzate alla stesura di una relazione tecnica ed una presentazione (formato PowerPoint o similari). Durante l’ultima esercitazione, ogni gruppo dovrà: - consegnare la relazione tecnica (la consegna degli elaborati dovrà avvenire in modalità elettronica nell’apposita sezione del Portale della Didattica); - illustrare il lavoro svolto facendo uso della presentazione avendo a disposizione circa 15/20 minuti.

Le dispense, stampati delle diapositive utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all’insegnamento sul Portale della Didattica. I testi consigliati per approfondimenti: - S. Kalpakjian, S.R. Schmid, Manufacturing Engineering & Technology (7th Edition), Prentice Hall - AA. VV., Manuale dello Stampista, Tecniche Nuove, Milano - G. Bertacchi, Manuale dello Stampaggio progettato, Tecniche Nuove, Milano

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo; Progetto di gruppo;

Exam: Compulsory oral exam; Group essay; Group project;

... L'esame finale è volto ad accertare l'acquisizione delle conoscenze sulla simulazione di processo ed è organizzato in due fasi: - la prima verte sulla valutazione della relazione tecnica e della presentazione elaborate a seguito delle esercitazioni in laboratorio (voto massimo 6/30); - la seconda consiste in una prova orale (3/4 domande) sugli argomenti trattati nelle lezioni e sulla discussione della relazione tecnica (voto massimo 24/30). La valutazione complessiva dell’insegnamento è la media aritmetica (arrotondata per eccesso) delle valutazioni finali ottenute nel modulo di Progettazione di prodotto con metodi numerici e nel modulo di Progettazione di processo con metodi numerici.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.