L’insegnamento si propone di sviluppare le conoscenze dei principali materiali metallici e polimerici e dei relativi processi di fabbricazione utilizzati nell’industria manifatturiera. Saranno descritte le principali classi di materiali polimerici e metallici con particolare riferimento alle caratteristiche che li rendono di interesse in ambito industriale manufatturiero. Verranno descritte le caratteristiche fondamentali che determinano le proprietà materiale con particolare riferimento alle ricadute in ambito produttivo in termini di processabilità ed applicabilità. Per quanto concerne i processi di fabbricazione, saranno forniti cenni sui sistemi di produzioni e descritte le lavorazioni per asportazione di truciolo, i principali processi di deformazione plastica dei metalli e alcune tecnologie di fabbricazione dei manufatti in materiale polimerico termoplastico. Si evidenzieranno le principali caratteristiche di questi processi e le loro relazioni con i materiali e requisiti di prodotto, in termini di qualità, prestazioni e costi. Infine, l’insegnamento si propone di dare allo studente gli elementi di base per la stesura di un ciclo di fabbricazione e programmazione CAD/CAM.

La conoscenza dei principali materiali e processi produttivi utilizzati dall’industria manifatturiera è necessaria per consentire allo studente di avere delle mansioni esecutive e di supporto alle prestazioni più complesse inerenti alla valutazione e alla gestione dei processi di produzione, anche collaborando alla loro progettazione, alla stesura dei cicli di lavorazione dei singoli componenti, nonché all’esecuzione di test tecnologici e meccanici per la valutazione dell’influenza dei processi manifatturieri sulla qualità del prodotto. Altresì, lo studente deve essere in grado di interpretare e redigere una documentazione tecnica relativa ai processi di produzione e ai materiali di interesse per l’industria manifatturiera. I risultati di apprendimento atteso sono di seguito descritti In relazione ai descrittori di Dublino. Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): • acquisire le competenze di base per affrontare le problematiche di ricerca e selezione delle materie prime necessarie nell’industria manufatturiera; • imparare a caratterizzare, collaudare e certificare un materiale idoneo a uno specifico processo/prodotto; • acquisire una conoscenza e una comprensione dei principali processi produttivi dell'industria manifatturiera e le loro peculiarità (tipologia di macchine, utensili/stampi, materiali processabili, ecc…); • conoscere e comprendere le relazioni fondamentali tra materiali, processi di fabbricazione e requisiti del manufatto (finiture superficiali, tolleranze geometriche, ecc…); • identificare i vantaggi e le limitazioni dei processi di produzione industriale. Conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding): • comprendere le schede tecniche dei materiali in ingresso; • selezionare materiali e classi di materiali idonei alle applicazioni di fabbrica; • interpretare una documentazione tecnica relativa ai processi di produzione e ai materiali di interesse per l’industria manifatturiera; • condurre i principali test tecnologici e meccanici per la caratterizzazione dei materiali di interesse per l’industria manifatturiera secondo le normative vigenti; • selezione gli utensili idonei per la lavorazione di asportazione di truciolo, il materiale da lavorare e le tolleranze geometriche richieste; • redigere un ciclo di lavorazione di un processo manifatturiero; • simulare il processo di lavorazione tramite software CAD/CAM. Autonomia di giudizio (making judgements): • essere in grado di valutare l’idoneità di un materiale per la produzione di uno specifico manufatto industriale; • essere in grado di descrivere un processo di analisi materiale al fine di certificare un prodotto per il mercato; • essere in grado di identificare e selezionare criticamente le informazioni necessarie a supporto di una corretta selezione, pianificazione e/o gestione di un processo manifatturiero; • sapere scegliere le prove tecnologiche e meccaniche più adeguate per la caratterizzazione di un materiale; • utilizzare la letteratura tecnica appropriata a supporto delle attività ingegneristiche. Abilità comunicative (communication skills): • capacità di interloquire in modo critico con i fornitori di materia prima; • capacità di redigere una documentazione tecnica relativa ai processi di produzione e ai materiali di interesse per l’industria manifatturiera; • capacità di presentare, comunicare, discutere gli argomenti trattati nel corso. Capacità di apprendere (learning skills): • capacità di interfacciarsi con le banche dati web per l’acquisizione di documentazione tecnica legata a materiali e processi; • capacità di apprendimento attraverso lo studio individuale degli argomenti trattati durante il corso. Inoltre, l'analisi delle diverse problematiche che si possono presentare in un processo di produzione potrà essere affrontata con discussioni di gruppo; • opportunità di approfondire la conoscenza dei processi di produzione consultando i testi specializzati e gli standard tecnici, sia nazionali che internazionali, che il docente potrà fornire durante il corso.

Allo studente sono richieste delle conoscenze di base dell’analisi matematica e delle proprietà dei materiali.

Introduzione ai materiali metallici: - Principi di funzionamento dei materiali metallici; - Relazione microstruttura proprietà con particolare riferimento ai risvolti sulle tecnologie produttive; - Trattamenti termici sui materiali metallici: principi ed effetti; - Principali classi di materiali metallici per l’industria Introduzione ai materiali polimerici: - Principi di funzionamento dei materiali polimerici; - Relazione microstruttura proprietà con particolare riferimento ai risvolti sulle tecnologie produttive; - Processi di modifica e funzionalizzazione dei materiali polimerici; - Principali classi di materiali polimerici: termoplastici e termoindurenti. Metodi di selezione dei materiali Principali prove tecnologiche e meccaniche sui materiali: - prova di trazione, - prova di compressione, - prova di durezza, - prova di resilienza. Introduzione si sistemi di produzione Cenni sui processi fusori Lavorazioni per asportazione di truciolo: - l controllo numerico delle macchine utensili: - Definizioni e schema di principio di una M.U. a C.N.C. - Componenti della MU a CNC; - Formazione del truciolo; - Meccanismi di usura degli utensili; - Lavorazioni di tornitura, foratura, fresatura, rettifica; - Definizione dei cicli di lavorazione; - Programmazione CAD/CAM. Lavorazioni per deformazione plastica: - Lavorazioni di forgiatura, stampaggio, estrusione e trafilatura; - Lavorazioni sulle lamiere: tranciatura, piegatura, imbutitura. Processi di trasformazione dei componenti in materiale termoplastico: - Stampaggio ad iniezione e a rotazione.

L'insegnamento è suddiviso in lezioni frontali, esercitazioni in aula e di laboratorio. Durante le lezioni frontali saranno discussi i materiali e i fondamenti teorici delle principali tecnologie di fabbricazione per l’industria manifatturiera. Le esercitazioni in aula consentiranno di chiarire quanto discusso nelle lezioni teoriche tramite esercizi numerici e/o al calcolatore. Le esercitazioni in laboratorio permetteranno allo studente di comprendere come sono condotti alcuni processi di produzione e le prove tecnologiche e meccaniche per la caratterizzazione dei materiali.

Le slide in formato .pdf utilizzate a lezione sono messe a disposizione agli studenti iscritti all’insegnamento sul Portale della Didattica. Il docente potrà fornire del materiale didattico aggiuntivo relativo alla svolgimento delle esercitazioni. Testi consigliati per approfondimenti: - William F. Smith, “Scienza e Tecnologia dei Materiali”, McGraw-Hill Italia, Milano - W. Kurz, J.P. Mercier, G. Zimbelli, “Introduzione alla Scienza dei Materiali” Hoepli, Milano - S. Kalpakjian, S. Schmid, Tecnologia Meccanica, Pearson Education - M. Santochi, F. Giusti, "Tecnologia meccanica e studi di fabbricazione", 2a edizione, ed. CEA – Casa Editrice Ambrosiana

Slides; Esercizi risolti;

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

Exam: Written test; Group project;

... L'esame finale è volto ad accertare l'acquisizione delle conoscenze sui materiali e sulle tecnologie di produzione di componenti meccanici. E’ argomento d’esame tutto quanto illustrato durante le lezioni e le esercitazioni. L'esame finale si compone di due parti: - una prova scritta sugli argomenti trattati a lezione ed esercitazione; - la valutazione della relazione tecnica sviluppata in gruppo. La prova scritta consiste in quesiti a risposta aperta e possono includere l’esecuzione di schemi/disegni, risoluzione di problemi di natura tecnologica o definizione di stringhe di programmazione. Per ogni quesito sarà indicato il punteggio massimo che potrà essere attribuito, definito in funzione della complessità del quesito stesso. La valutazione si ottiene come somma dei punti ottenuti per ogni quesito. Non si potrà utilizzare alcun testo o appunto se non espressamente indicato dal docente. E' necessario portare una calcolatrice scientifica. Il tempo assegnato per la prova scritta è pari a 1 ora. La relazione tecnica sul progetto sviluppato in gruppo durante le ore di esercitazione è obbligatoria e deve essere consegnata entro la fine dell'insegnamento. La relazione tecnica è finalizzata alla valutazione delle competenze degli studenti attraverso il lavoro di gruppo nella progettazione e ottimizzazione di un ciclo di lavoro e simulazione CAM per la produzione di un componente. I criteri di valutazione della prova scritta comprendono: pertinenza al quesito, conoscenza degli argomenti, correttezza della soluzione nel caso di esercizi, uso appropriato del linguaggio tecnico e correttezza formale. I criteri di valutazione della relazione tecnica comprendono: accuratezza del procedimento, correttezza della soluzione, uso appropriato del linguaggio tecnico, correttezza formale e contributo individuale con la capacità di collaborazione del gruppo. Gli studenti devono dimostrare non solo la loro competenza tecnica, ma anche abilità di comunicazione, gestione del tempo e problem-solving collaborativo, utilizzando strumenti come le griglie di autovalutazione (misurano il raggiungimento degli obiettivi di gruppo e individuali) e feedback continuo con il docente durante le ore di esercitazione. La prova scritta contribuisce alla definizione del voto finale per un massimo di 24 punti su 30. Il voto è integrato dalla valutazione della relazione tecnica per un massimo di 6 punti aggiuntivi. In caso di voto massimo (30 su 30), la lode viene attribuita a discrezione del docente.

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.