Obiettivi formativi
Conoscenza e capacità di comprensione
Alla fine del percorso dell’insegnamento, lo studente dovrà conoscere i materiali di costruzione, la loro resistenza meccanica e tecnologie di unione, l'architettura di una macchina automatica in funzione della produzione oraria richiesta, le regole di progettazione a resistenza dei recipienti in pressione. Avrà inoltre conoscenza degli aspetti normativi principali che riguardano i punti precedentemente descritti.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente saprà affrontare problematiche di progettazione e di resistenza di macchine ed elementi meccanici peculiari dell'industria alimentare, selezionando i materiali e l’architettura di una macchina più appropriati; saprà affrontare anche la classificazione di un recipiente in pressione secondo PED (Pressure Equipment Directive) e la verifica di resistenza di collegamenti e zone in cui lo stato di sforzo è caratterizzato da flessione. Sarà in grado di associare alla progettazione tradizionale l’utilizzo di sistemi di progettazione assistita dal calcolatore (CAD, analisi FEM e Multibody) ad un livello basico. Lo studente applicherà praticamente le conoscenze acquisite svolgendo un progetto in collaborazione con un’azienda del settore.
Autonomia di giudizio
Lo studente sarà in grado di individuare alternative tra materiali e processi di costruzione adatti all’uso alimentare a seconda delle condizioni di lavoro richieste, saprà confrontare diverse soluzioni e ottimizzare l’architettura di una macchina automatica a seconda della cadenza produttiva prevista e scegliere la procedura di verifica secondo normativa di un recipiente in pressione in base alle condizioni di lavoro (pressione, volume, tipologia di liquido contenuto pericoloso o non pericoloso) e dei relativi collegamenti con tra le parti che lo compongono.
Capacità comunicative
Ci si attende che, al termine del corso, lo studente sia in grado di trasmettere, in forma orale e in forma scritta e grafica, quanto ha appreso durante il corso stesso riguardo ai tre macroargomenti trattati. In particolare, la capacità comunicativa si esprimerà attraverso la prova scritta di verifica dell’apprendimento e attraverso l’esposizione orale del progetto svolto in collaborazione con un’azienda del settore. Lo studente deve comunicare le proprie conoscenze con mezzi adeguati, quali presentazioni animate, disegno CAD 3D, tabelle, schemi, diagrammi di flusso, fogli di calcolo numerici.
Capacità di apprendimento
Lo studente che abbia frequentato il corso sarà in grado di approfondire le proprie conoscenze in materia di metodologie di progettazione di macchine e componenti meccanici per l’industria alimentare attraverso la consultazione autonoma di testi specialistici, riviste scientifiche o divulgative, anche al di fuori degli argomenti trattati strettamente a lezione, al fine di affrontare efficacemente l’inserimento nel mondo del lavoro o intraprendere percorsi di formazione successivi.
Prerequisiti
E' utile, anche se non obbligatoria, la conoscenza dei principi della costruzione di macchine, del CAD e del metodo degli elementi finiti (FEM)
Contenuti dell'insegnamento
Il corso si articola in tre macroargomenti:
- Materiali impiegabili nella costruzione di macchine per l'industria alimentare: si effettuerà una panoramica dei materiali impiegati, delle norme cogenti e volontarie relative all'impiego di materiali a contatto con alimenti, dei problemi di saldabilità, corrosione e tenso-corrosione, resistenza meccanica.
- Macchine automatiche: si illustreranno dal punto di vista pratico le norme cogenti, volontarie ed i principi di progettazione igienica, si studierà l'architettura delle macchine automatiche.
- Recipienti in pressione: si illustreranno dal punto di vista pratico le norme cogenti e regole di calcolo, approfondendo in particolare la teoria dei gusci in regime flessionale.
Saranno anche svolti semplici tutorials in laboratorio sulla progettazione assistita dal calcolatore (CAE) utilizzando SolidWorks.
Il corso prevede anche lo svolgimento di un progetto in collaborazione con un’azienda del settore, al fine di applicare le conoscenze acquisite e venire in contatto con la pratica e le esigenze di una realtà aziendale.
Programma esteso
Il corso si articola nei seguenti argomenti specifici:
- esempi di materiali utilizzati per la costruzione di macchine alimentari;
- condizioni d'impiego delle diverse classi di acciai inossidabili e materiali polimerici nella costruzione di macchine alimentari;
- corrosione, saldabilità e incollaggio di acciai inox;
- aspetti di progettazione igienica nella costruzione delle macchine alimentari;
- automazione dei processi produttivi: definizioni e criteri generali;
- architetture delle macchine automatiche;
- sistemi di alimentazione delle macchine automatiche;
- elementi generali della PED (Pressure Equipment Directive)
- progettazione di recipienti in pressione in regime membranale di sforzo;
- progettazione di recipientiin pressione in regime flessionale di sforzo
- tutorials SolidWorks su: disegno 3D di parti e assiemi, analisi multicorpo, analisi ad elementi finiti
Bibliografia
Appunti forniti dal docente. Gli appunti e le slides proiettate durante il corso sono rese disponili agli studenti in formato PDF sulla piattaforma Elly, previa registrazione dello studente al corso. Come riferimenti da consultare sono consigliati anche i seguenti testi disponibili presso la Biblioteca del Dipartimento di Ingegneria e Architettura:
- AA.VV., Metals Handbook 9th ed., American Society for Metals, Metals Park, OH, USA.
- P.L. MAGNANI, G. RUGGIERI: “Meccanismi per Macchine Automatiche”, UTET, Torino.
- V. Dal Re, Lezioni del Corso di Costruzione di Apparecchiature Chimiche, Esculapio, 1992.
Metodi didattici
Il corso ha un peso di 6 CFU, che corrispondono a 42 ore di lezione frontale. Le attività didattiche saranno condotte privilegiando lezioni frontali in aula con l'ausilio di slides in PowerPoint, alternate a esercitazioni in laboratorio sull'utilizzo del CAE (Computer-Aided Engineering) con il software SolidWorks. Durante le lezioni frontali vengono affrontati gli argomenti del corso da un punto di vista teorico. Le esercitazioni consistono nello svolgimento di esempi numerici su argomenti trattati durante le lezioni.
Modalità verifica apprendimento
L’esame è costituito da una prova scritta e dalla discussione orale di un progetto, svolto a gruppi di 4-5 studenti, in collaborazione con industrie del settore. La prova scritta consiste in una domanda a risposta aperta o un esercizio per ciascuno dei tre macroargomenti del corso. A ciascuna risposta è assegnato un punteggio massimo di 10/30. Il voto massimo complessivo della prova scritta è perciò 30/30. La discussione orale del progetto comporta un aumento del punteggio dello scritto fino a quattro punti, in base alla correttezza metodologica, all'originalità dei contenuti, alla chiarezza di esposizione.
Altre informazioni
Il corso è un modulo del corso integrato di Meccanica e Costruzione della Macchine per l’Industria Alimentare. Il voto finale dell’esame del corso integrato si otterrà dalla media aritmetica tra il voto dell’esame di questo modulo ed il voto conseguito nel modulo di Meccanica delle Macchine per l'Industria Alimentare.
