Il Corso prevede la presentazione dei materiali polimerici, dei principali metodi di caratterizzazione di tali materiali e del processo di trasformazione mediante stampaggio ad iniezione. Dopo un’introduzione relativa all’impiego della simulazione agli elementi finiti quale ausilio per la progettazione del processo di stampaggio ad iniezione, gli studenti avranno la possibilità di affrontare un caso di studio reale nelle esercitazioni al calcolatore. 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.

Lo studente acquisirà conoscenze specifiche sulle proprietà dei materiali macromolecolari e sulle principali tecniche impiegate per la loro caratterizzazione. Lo studente dovrà essere in grado di classificare i materiali polimerici e descriverne le loro caratteristiche. L’insegnamento fornisce inoltre le conoscenze relative al processo di stampaggio ad iniezione e presentate le metodologie numeriche utilizzate nella simulazione di tale processo. - conoscere le principali regole della progettazione del processo di stampaggio ad iniezione e saperle applicare nella soluzione di problemi o inconvenienti relativi al processo - essere in grado di utilizzare la simulazione software per ottimizzare il processo di stampaggio ad iniezione per la produzione di componenti in materiali termoplastici. Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): 1. acquisire le competenze di base per affrontare le problematiche di ricerca e selezione delle materie plastiche; 2. acquisire le competenze di base per la caratterizzazione dei materiali polimerici; 3. conoscere il comportamento reologico dei materiali termoplastici e essere in grado di descrivere il flusso del materiale (riempimento, impaccamento e mantenimento) nelle diverse fasi del processo di stampaggio ad iniezione; 4. acquisire conoscenze relative alla simulazione del processo di stampaggio ad iniezione per l’ottimizzazione dei parametri e la progettazione degli stampi. Conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding): 1. comprendere le schede tecniche dei polimeri, additivi e cariche da utilizzare; 2. imparare a scegliere un polimero idoneo a uno specifico processo/prodotto; 3. imparare a scegliere additivi e cariche idonei per uno specifico prodotto; 4. conoscere come si leggono e attuano normative di test; 5. condurre i principali test di caratterizzazione per materie prime (polimeri, cariche e additivi) e materiali finali secondo le normative vigenti; 6. conoscere le principali regole della progettazione del processo di stampaggio ad iniezione e saperle applicare nella soluzione di problemi o inconvenienti relativi al processo; 7. imparare a impostare simulazioni numeriche del processo di stampaggio ad iniezione; 8. imparare ad interpretare i risultati delle simulazioni numeriche del processo di stampaggio ad iniezione per l’ottimizzazione dei parametri e la progettazione degli stampi. Autonomia di giudizio (making judgements): 9. essere in grado di valutare l’idoneità di un materiale per la produzione di uno specifico manufatto plastico; 10. sapere scegliere le tecnologie più adatte per la fabbricazione di un oggetto in plastica; 11. saper decidere le modifiche da applicare ai parametri di processo e alla progettazione degli stampi con l’ausilio della simulazione di processo; 12. utilizzare la letteratura tecnica appropriata a supporto delle attività ingegneristiche. Abilità comunicative (communication skills): 13. capacità di interloquire in modo critico con i fornitori di materia prima. 14. capacità di redigere una documentazione tecnica relativa alla caratterizzazione dei materiali polimerici e al processo di stampaggio ad iniezione per la produzione di manufatti plastici; 15. capacità di presentare, comunicare, discutere gli argomenti trattati nel corso. Capacità di apprendere (learning skills): 16. capacità di interfacciarsi con le banche dati specifiche per i materiali polimerici per l’acquisizione di documentazione tecnica legata a materiali e processi; 17. lo studente svilupperà le 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; 18. lo studente avrà l'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.

Fondamenti di Chimica e Materiali Elementi di Tecnologie e Sistemi di Lavorazione

La prima parte del programma relativa ai materiali (1,5 CFU): 1. Dai polimeri alle materie plastiche 2. Additivi per materie plastiche a. Additivi di processo (lubrificanti, scivolanti, distaccanti) b. Additivi di prodotto (antiossidanti, plastificanti, antistatici, nucleanti, antifiamma) 3. Cariche per materie plastiche a. Cariche riempitive (carbonato di calcio, caolino, talco, wollastonite) b. Cariche di rinforzo (fibre vetro, fibre carbonio) c. Nanocariche (argille, nanotubi di carbonio) 4. Principali metodi per la caratterizzazione dei materiali polimerici a. Standard di riferimento dei principali test sui tali materiali La seconda parte del programma relativa al processo di stampaggio a iniezione (1,5 CFU): 1. Reologia e flusso del polimero nel processo di stampaggio ad iniezione a. Comportamento reologico dei polimeri termoplastici; b. Flusso del polimero nelle fasi di riempimento, impaccamento e mantenimento; c. Principali variabili di processo (temperatura fuso, temperatura stampo, portata, pressione di mantenimento, tempo di raffreddamento). 2. Simulazione del processo di stampaggio ad iniezione a. Finalità e vantaggi; b. Principi di progettazione del processo di iniezione; c. Impostazione della simulazione; d. Interpretazione e analisi dei risultati di simulazione; e. Soluzioni e strategie da applicare per migliorare la qualità del manufatto. 3. Software per la simulazione dello stampaggio ad iniezione (3 CFU): a. Interfaccia utente; b. Preparazione del modello agli elementi finiti; c. Impostazione delle fasi di simulazione; d. Visualizzazione dei risultati di simulazione.

Sono previste lezioni in aula (30 ore) ed esercitazioni in gruppi (30 ore). Le lezioni in aula forniranno le conoscenze teoriche relative ai materiali polimerici e alla loro caratterizzazione. Le lezioni introdurranno anche il processo di stampaggio ad iniezione e la simulazione di tale processo. Le attività pratiche, che occuperanno metà del corso, saranno organizzate presso un laboratorio informatico e prevederanno l’utilizzo di un software per la simulazione del processo di stampaggio ad iniezione. Lo scopo dei laboratori di progettazione è l’ottimizzazione del processo di stampaggio a iniezione di un componente plastico mediante un approccio di tipo CAE. Le esercitazioni saranno sviluppate in piccoli gruppi e sono finalizzate alla stesura di una relazione tecnica relativa all’ottimizzazione del processo di stampaggio ad iniezione di un componente in materiale polimerico.

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 materiale didattico aggiuntivo. Testi consigliati per approfondimenti, ma non strettamente necessari: G. Bertacchi, Manuale dello Stampaggio progettato, Tecniche Nuove, Milano Scienza e tecnologia dei Materiali Polimerici; S. Bruckner, G. Allegra, M. Pegoraro, F.P. La Mantia. La «Plastica» Conoscerla per apprezzarla, G. Locati, A. Fiocca – Ed Regione Piemonte Processing di Materiali Polimerici – XXXIX Scuola “Mario Farina” AIM 2018 a cura di R. Bongiovanni, M. Aglietto, R. Filippini Fantoni, Diderotiana Editrice

Slides; Dispense; Strumenti di simulazione;

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

Modalita 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 sulle materie plastiche e i principali test per la loro caratterizzazione, sulla reologia, il flusso di materiale polimerico e l’impiego della simulazione di processo per lo stampaggio ad iniezione. L’esame scritto è composto da diverse sezioni: • La parte di domande chiuse relative ai materiali plastici, alle cariche e agli additivi (Valutazione 6/30, 1 punto per ogni risposta corretta) • La parte di domande aperte relative ai principali test per la caratterizzazione dei materiali polimerici (Valutazione 6/30, 1 punto per ogni risposta corretta) • La parte di domande chiuse relative alla reologia dei polimeri e ai principi di progettazione del processo di stampaggio ad iniezione (Valutazione 6/30, punteggio variabile sulla base della complessità della domanda) • La parte di domande aperte relative alla reologia dei polimeri e ai principi di progettazione del processo di stampaggio ad iniezione (Valutazione 6/30, punteggio variabile sulla base della complessità della domanda) La valutazione della prova scritta si ottiene come somma dei punteggi ottenuti per ogni quesito o esercizio. Per la prova scritta, lo studente avrà a disposizione 2 ore. Durante la prova scritta, lo studente non potrà utilizzare alcun testo o appunto, se non espressamente indicato dal docente. Sarà necessario utilizzare una calcolatrice scientifica per la risoluzione degli esercizi. Il voto della prova scritta viene integrato dalla valutazione della relazione tecnica relativa alla simulazione del processo di stampaggio ad iniezione per l’ottimizzazione dei parametri e la progettazione degli stampi (Valutazione 6/30)

Gli studenti e le studentesse con disabilita 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'Unita Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione piu idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.