Obiettivi formativi
Il corso ha come obiettivo lo studio dei processi tecnologici e del sistemi di lavorazione e montaggio di parti e di prodotti industriali, secondo un approccio sistematico e coerente alla modellazione di tali processi, al fine della interpretazione delle leggi e dei meccanismi su cui si fondano, della analisi delle loro possibilità e del loro limiti in relazione alle esigenze di funzionalità e produzione di componenti specifici, della progettazione sistematica e della pianificazione del processo di trasformazione, della integrazione fra progettazione del prodotto e del processo mediante l'impiego dell'elaboratore. La modellazione del processo sarà orientata da un lato alla analisi ed alla predizione della influenza della scelta delle variabili sui risultati, dall'altro alle problematiche di governo automatico del processo mediante l'elaboratore. La trattazione della materia sarà sufficientemente analitica per un corso universitario di base, adeguatamente descrittiva per allievi che non abbiano conoscenze specifiche pregresse relative al processi tecnologici. Verranno presi in considerazione sia i processi tecnologici tradizionali sia alcuni processi tecnologici innovativi. Si accennerà inoltre alle problematiche di progettazione per la produzione (Design for Manufacturing) e di progettazione simultanea di prodotto e processo (Concurrent Engineering). Si adotterà una metodologia che prevede lezioni teoriche ed esercitazioni, nel corso delle quali verranno affrontati collettivamente ed in modo guidato lo studio e la discussione di casi industriali, nonché la elaborazione di un lavoro d'anno individuale in collegamento con aziende industriali.
Prerequisiti
Propedeuticità Fisica, Analisi matematica, Disegno Industriale
Contenuti dell'insegnamento
Studio dei processi tecnologici e del sistemi di lavorazione e montaggio di parti e di prodotti industriali, secondo un approccio sistematico e coerente alla modellazione di tali processi, al fine della interpretazione delle leggi e dei meccanismi su cui si fondano, della analisi delle loro possibilità e del loro limiti in relazione alle esigenze di funzionalità e produzione di componenti specifici, della progettazione sistematica e della pianificazione del processo di trasformazione, della integrazione fra progettazione del prodotto e del processo mediante l'impiego dell'elaboratore. La modellazione del processo sarà orientata da un lato alla analisi ed alla predizione della influenza della scelta delle variabili sui risultati, dall'altro alle problematiche di governo automatico del processo mediante l'elaboratore. La trattazione della materia sarà sufficientemente analitica per un corso universitario di base, adeguatamente descrittiva per allievi che non abbiano conoscenze specifiche pregresse relative al processi tecnologici. Verranno presi in considerazione sia i processi tecnologici tradizionali sia alcuni processi tecnologici innovativi. Si accennerà inoltre alle problematiche di progettazione per la produzione (Design for Manufacturing) e di progettazione simultanea di prodotto e processo (Concurrent Engineering). Si adotterà una metodologia che prevede lezioni teoriche ed esercitazioni, nel corso delle quali verranno affrontati collettivamente ed in modo guidato lo studio e la discussione di casi industriali, nonché la elaborazione di un lavoro d'anno individuale in collegamento con aziende industriali.
Programma esteso
Generalità e classificazione del processi tecnologici. Definizione di un modello morfologico del processo tecnologico di trasformazione di stato del materiale: analisi dei flussi di materiale, di energia e di informazione. Relazioni ed implicazioni fra il prodotto ed il processo: la funzione di progettazione prodotto e progettazione e pianificazione processo. I criteri per la scelta del processo.
Introduzione ai fondamenti del comportamento e della caratterizzazione delle proprietà dei materiali. Accenni alle prove per la caratterizzazione delle proprietà meccaniche ed ai diagrammi sforzi/deformazioni. I materiali. Richiami relativi alla struttura del materiali ed alla loro classificazione: materiali metallici, ferrosi e non ferrosi, polimerici, ceramici, amorfi, compositi.
I processi tecnologici con conservazione della massa. I processi di fonderia. Principi generali relativi alla fusione, raffreddamento e solidificazione del metalli; tipologie e classificazione del processi di fusione: colata in terra, in conchiglia, con modello a perdere, pressofusione, centrifuga, di precisione. La formatura e la colata di getti; problematiche e principi per il dimensionamento delle materozze principali e del canali di colata. Sistemi fusori. I processi di deformazione plastica. Tipologie e classificazione delle lavorazioni per deformazione plastica: laminazione, trafilatura, estrusione, stampaggio a caldo ed a freddo, piegatura, imbutitura. La determinazione della forza e dell'energia. Accenno alla progettazione degli stampi. I principali sistemi per lavorazioni per deformazioni plastiche: tipologie, funzionalità e campo di impiego. Accenno al processi innovativi (stretch forming, rubber pad forming, super plastic forming). I processi di sinterizzazione delle polveri. Accenno alla metallurgia delle polveri, ai processi di sinterizzazione. Proprietà e applicazioni.
I processi tecnologici con riduzione della massa. Lavorazioni per asportazione di materiale. Principi fondamentali; meccanica del taglio del metalli e meccanismi di formazione e morfologia del truciolo. La geometria degli utensili: le variabili del processo di asportazione di truciolo; velocità di taglio, usura e durata dell'utensile; studio e rilievo della forza e della potenza di taglio. La lavorabilità dei metalli Determinazione delle condizioni ottimali di taglio. Tornitura, fresatura, foratura, alesatura, rettifica. Tipologie e classificazione delle macchine utensili: struttura, morfologia e funzionalità. La pianificazione del processo: lo studio del cicli di lavorazione. Accenno al processi innovativi (elettroerosione, fresatura chimica). Lavorazioni della lamiera. Taglio e tranciatura di lamiera metallica. Principi, morfologia, tipologia e funzionalità delle macchine operatrici. Accenno ai processi Hydro-Abrasive Machining e Water Jet Machining. Taglio con Laset di Potenza.
Processi tecnologici con incremento di massa. Processi di collegamento mediante saldatura: tipologie e metodi di saldatura (saldature ad arco, a scoria conduttrici a resistenza, a fusione, ad attrito, brasatura, saldature speciali). Processi di collegamento metodi meccanici e incollaggio. Tipologie e metodi collegamento mediante metodi meccanici ed incollaggio. Il processo di montaggio. Definizioni e principi. Le operazioni fondamentali ed i dispositivi di alimentazione, orientamento, inserimento: morfologia, tipologie e funzionalità. Accenni alle problematiche della progettazione in vista del montaggio (Design For Assembly).
I processi di produzione di lavorazione di materiali polimerici e compositi. Accenni al processi di produzione e di lavorazione di materiali polimerici e di materiali compositi a matrice polimerica rinforzata con fibre. Accenni allo stampaggio ad iniezione.
Bibliografia
L.H. Van Vlack: Tecnologia dei materiali, Edizioni Scientifiche e Tecniche Mondatori, Milano, 1976.
A. Cigada, Struttura e proprietà dei materiali metallici, Ed. CittàStudi, Milano, 1993.
J. Shackelford, Scienza e ingegneria dei materiali, 7 Ed., Pearson, Milano, 2009.
G. Spur e T. Stoeferle, Enciclopedia delle lavorazioni meccaniche, Tecniche Nuove, Voll.1 - 5, Milano, 1983.
S. Kalpakjian e S. Schmid, Tecnologia meccanica 5 Ed., Pearson, Milano, 2008.
Metodi didattici
Attività d'esercitazione Le esercitazioni prevedono la applicazione delle metodologie e delle tecniche di dimensionamento e di pianificazione dei processi tecnologici fondamentali, lo studio e la discussione di casi industriali, nonché la elaborazione di un lavoro d'anno individuale relativo allo studio delle tecnologie di lavorazione e montaggio di un semplice prodotto industriale. Tale attività andrà di regola svolta in collegamento con aziende industriali.
Modalità verifica apprendimento
Modalità d'esame L'esame prevede una prova scritta ed una prova orale nel corso della quale verrà anche discusso il lavoro d’anno.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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