Lo studente dovrà acquisire le competenze teorico pratiche nel campo della modellazione solida 3D. Conoscere le attuali tecniche di progettazione assistita dal calcolatore e le metodologie nella modellazione solida parametrica. Saper utilizzare software specifici per la progettazione di componenti meccanici mediante tecniche integrate CAD-FEM, CAD-Multibody e CAD-CFD. Le conoscenze acquisite consentiranno lo sviluppo di soluzioni tecnologiche orientate all’innovazione (Obiettivo 9: Industria, innovazione e infrastrutture), all’uso efficiente e responsabile delle risorse (Obiettivo 12: Consumo e produzione responsabili) e alla riduzione dell’impatto ambientale attraverso progettazioni a minore consumo energetico e minori emissioni (Obiettivo 13: Lotta contro il cambiamento climatico), in accordo con l’Agenda 2030.

Conoscenza del Disegno Tecnico Industriale, Algebra lineare e Geometria, nozioni di base della meccanica.

Introduzione alla modellazione geometrica delle macchine. Il CAD nel ciclo di progettazione. Confronto tra approccio progettuale convenzionale e quello CAD. Le generazioni dei sistemi CAD ed i sistemi integrati CAD-CAE.

Teoria: 2 ore – Esercitazione: 2 ore

Le forme parametriche e le curve polinomiali cubiche. Le forme geometriche nello spazio. Metodo di Lagrange e metodo di Hèrmite. Curve interpolanti e curve approssimanti. Le condizioni di continuità.

Teoria: 3 ore – Esercitazione: 3 ore

Le curve di Bèzier, la cubica di Bèzier. Le Spline, la spline cubica. Le B-Spline, cenni sulle NURBS. Costruzione grafica ed analitica di una curva polinomiale cubica.

Teoria: 3 ore – Esercitazione: 3 ore

La descrizione matematica delle superfici applicata alla modellazione geometrica. Le superfici rigate. Le superfici bilineari. Le superfici bicubiche. Le superfici di Bèzier. Le superfici B-spline. Uso delle NURBS per la costruzione di una conica. Il vettore torsione.

Teoria: 3 ore – Esercitazione: 3 ore

Le tecniche di modellazione solida. La modellazione geometrica tridimensionale. Wireframe. Dati geometrici e dati topologici. Proprietà degli r-sets. Operazioni sulle primitive. Geometria solida costruttiva. Rappresentazione interna. Solidi di rivoluzione e di estrusione. Bondary evaluation. Modellazione B-Rep. Struttura topologica. Cenni sulle funzioni di modellazione avanzate: blending, lofting, skinning, operazioni locali, shelling, hollowing.

Teoria: 4 ore – Esercitazione: 4 ore

La geometria associativa. Acquisizione dei vincoli. Approccio parametrico o procedurale, approccio variazionale. Espressione matematica dei vincoli. Sistemi interattivi.

Teoria: 2 ore – Esercitazione: 2 ore

I modellatori solidi. Variable-driven. Le features e la modellazione feature-based. Funzioni di modellazioni avanzate. Modellatori ibridi.

Teoria: 2 ore – Esercitazione: 2 ore

La prototipazione virtuale. La simulazione del prodotto. La simulazione dei processi. La gestione elettronica dei dati. Tecniche di modellazione CAD-CAE.

Teoria: 2 ore – Esercitazione: 2 ore

La prototipazione rapida.

Teoria: 1 ora – Esercitazione: 1 ora

La progettazione integrata CAD-CAE.

Teoria: 2 ore – Esercitazione: 2 ore

Tecniche di progettazione integrata CAD-FEM.

Teoria: 2 ore – Esercitazione: 2 ore

Tecniche di progettazione integrata CAD-Multibody.

Teoria: 1,5 ore – Esercitazione: 1,5 ore

Tecniche di progettazione integrata CAD-CFD.

Teoria: 1,5 ore – Esercitazione: 1,5 ore

1. Dispense del Corso.
2. M.E. Mortenson, Modelli Geometrici in Computer Graphics – MCGRAW-HILL (TESTO DI RIFERIMENTO - GEOMETRIE PER IL CAD)G. Farin, Curves and Surfaces for CAGD, a Practical Guide - Fifth Edition, Morgan Kaufmann Series in Computer Graphics.
   
3. G. Farin, Curves and Surfaces for CAGD, a Practical Guide - Fifth Edition, Morgan Kaufmann Series in Computer Graphics.
4. F. Caputo, M. Martorelli, Disegno e progettazione per la gestione industriale, Ed. Scientifiche Italiane.
5. Golovanov, N. Geometric Modeling, CreateSpace Independent Publishing Platform, 2014.
6. Salomon, D. (2007). Curves and surfaces for computer graphics. Springer Science & Business Media.
7. K. Lee, Principles of CAD/CAM/CAE Systems, Addison-Wesley.
8. Belingardi, G. (1995). Il metodo degli elementi finiti nella progettazione meccanica. Libreria editrice universitaria Levrotto & Bella.
9. O. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor, J. Z. Zhu : The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals, Butterworth-Heinemann (2005).
10. C. Gianini, Ingegneria strutturale computazionale. Calcolo automatico di strutture meccaniche, Idelson - Gnocchi.
11. Pennestri E. (2002). dinamica tecnica e computazionale sistemi multibody.
12. Shabana, A. A. (2020). Dynamics of multibody systems. Cambridge university press.
13. Gibson, I., Rosen, D. W., Stucker, B., Khorasani, M., Rosen, D., Stucker, B., & Khorasani, M. (2021). Additive manufacturing technologies (Vol. 17, pp. 160-186). Cham, Switzerland: Springer.

La prova orale ha lo scopo di verificare che siano state acquisite le conoscenze e competenze teorico pratiche nel campo della modellazione solida 3D e della progettazione integrata CAD-CAE.

La prova pratica è volta a verificare la conoscenza delle tecniche integrate CAD-FEM, Multibody e CFD utilizzando il modellatore PTC Creo ed il modellatore parametrico Catia.

1 Forme parametriche e curve polinomiali;

2 Metodo di Lagrange e metodo di Hèrmite;

3 Curve interpolanti e curve approssimanti. Le condizioni di continuità;

4 Le curve di Bèzier;

5 Le curve NURBS;

6 Descrizione matematica delle superfici;

7 Il vettore torsione;

8 Tecniche di modellazione solida;

9 Operazioni sulle primitive;

10 Geometria solida costruttiva;

11 Funzioni di modellazione (blending, lofting, skinning, operazioni locali, shelling, hollowing);

12 Geometria associativa. Approccio parametrico o procedurale, approccio variazionale;

13 I modellatori solidi. Variable-driven. Le features e la modellazione feature-based. Funzioni di modellazioni avanzate;

14 Tecniche di modellazione CAD-CAE;

15 Progettazione integrata CAD-CAE;

16 Tecniche di modellazione agli elementi finiti;

17 Tecniche di modellazione multibody;

18 La prototipazione rapida;

19 Tecniche di Reverse Engineering.