L'insegnamento si propone di fornire allo studente i fondamenti teorici relativi ai fenomeni di base connessi con la precisione di una macchina per fabbricazione additiva e, in generale, di una macchina automatica per movimentazione o posizionamento di componenti. Tali fenomeni riguardano l'attrito, lo studio cinematico e dinamico di strutture 3D e il controllo di velocità o posizione di un sistema meccanico motorizzato. Tali fondamenti risultano utili alla comprensione del funzionamento della macchina e anche alla progettazione della stessa al fine di aumentarne la precisione o la velocità.

Lo studente acquisirà le conoscenze per gestire problematiche legate al controllo di posizione e di velocità di assi di macchine utensili. Sulla base di tali conoscenze lo studente sarà in grado di affrontare problemi complessi riguardanti lo sviluppo delle traiettorie utensile in un ambiente 3D. In particolare sarà in grado di utilizzare in ambiente Matlab gli strumenti di simulazione utili allo studio della cinematica e dinamica multi-body e al controllo di velocità e posizione di sistemi meccanici. Verranno svolte esercitazioni di laboratorio utilizzando alcune librerie di Simulink e Simscape.

L’allievo che segue l'insegnamento deve possedere le conoscenze base della meccanica applicata.

Lezioni teoriche (29 h) • Introduzione sulle macchine automatiche e in particolare su quelle per fabbricazione additiva • Aspetti tribologici di base legati alle macchine per fabbricazione additiva o attrito e fenomeno stick&slip o regimi di lubrificazione • Cinematica e dinamica di strutture multi-corpo o tipologia di strutture cinematiche o strutture a catena aperta o strutture parallele o a catena chiusa o matrice Jacobiana o analisi delle singolarità (esempi) • Pianificazione delle traiettorie o esempi su macchine per fabbricazione additiva • Componentistica di base delle macchine per fabbricazione additiva o sistemi di movimentazione o guide pneumatiche e a strisciamento o motori CC e motori a passo o sensori di posizione • Controllo di posizione e di velocità o controllo PID di un asse di posizionamento • Definizione dei margini di stabilità di un sistema controllato o studio risposta in frequenza o controllo PID motore CC Esercitazioni / Laboratori (21 h) Sono previste esercitazioni in aula per la soluzione di esercizi su argomenti trattati a lezione. Inoltre sono previste esercitazioni in laboratorio per la simulazione numerica in ambiente Matlab/Simulink/Simscape di problemi di cinematica e dinamica di sistemi multi-body e di controllo di posizione e di velocità di sistemi meccanici. Le esercitazioni riguarderanno: o modellazione stick&slip o trasmissione a cinghia per movimentazione carrello di stampa o cinematica 3D del deltarobot o definizione profili di velocità e traiettorie o modellazione motore CC o controllo PID motore CC e analisi di stabilità

Lezioni teoriche (29 h) Esercitazioni / Laboratori (21 h) Le esercitazioni proposte richiedono l’uso dei Personal Computer (PC) presenti presso il laboratorio informatico.

Le dispense, stampati delle diapositive utilizzate a lezione, saranno messe a disposizione degli studenti iscritti all'insegnamento sul Portale della Didattica. Testi di approfondimento: F. Colombo, A. Trivella, Exercises of multi-body kinematics and dynamic, CLUT. G. Belforte, Manuale di Pneumatica, Tecniche Nuove, 2005. I. Gibson, D.W. Rosen, B. Stucker, Additive Manufacturing Technologies, Springer V. Viktorov, F. Colombo, Automazione dei sistemi meccanici: Corso di base, CLUT, 2013.

Slides;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo;

Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group project;

... La prova finale consisterà in un esame scritto della durata di 2 ore e in una prova orale obbligatoria. La prova scritta sarà comprensiva di due esercizi e di una domanda di teoria. Non potranno essere consultati né libri né appunti durante la prova. Il punteggio massimo assegnato alla prova scritta è 27/30. L’esame scritto è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale del corso e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi. La prova orale verterà soprattutto sulla discussione della relazione relativa alle esercitazioni svolte presso il laboratorio informatico e sarà volta ad accertare che lo studente abbia effettivamente svolto in autonomia le esercitazioni di laboratorio. I dettagli in merito ai codici di programmazione in Matlab, Simulink e Simscape potranno essere oggetto di domande. In ultimo, ma non meno importante, potranno essere richieste domande di teoria sui principali argomenti svolti a lezione. La valutazione massima per questa fase è 6/30. Il voto finale sarà la somma del punteggio della prova orale e della prova scritta, dando quindi la possibilità di raggiungere la lode. Il voto finale della parte B sarà mediato col voto finale della parte A.

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.