-Acquisizione dati anatomici interni
-Acquisizione dati anatomici esterni
-Processi e tecnologie del Reverse Engineering
-Ricostruzione della geometria a partire dai dati acquisiti
-Elaborazione della mesh
-Modellazione e progettazione
-Realizzazione dei modelli fisici
-Tecnologie di Additive Manufacturing
-Descrizione di casi studio
Non sono disponibili testi di riferimento per gli argomenti trattati.
Il materiale di supporto allo studio è costituito dalle diapositivi proiettate dal docente durante le lezioni. Il materiale sarà fornito agli studenti facendone richiesta direttamente al docente.
Obiettivi Formativi
OBIETTIVI DEL CORSO
Il corso vuole fornire allo studente, attraverso lezioni convenzionali e dimostrazioni pratiche in aula, le conoscenze di base sulle tecniche emergenti per l’applicazione di modellazione digitale e stampa 3D per la riproduzione di parti anatomiche e, a partire da queste, per la realizzazione di dispositivi medici, anche personalizzati.
CA4: La capacità di realizzare progetti ingegneristici adeguati al loro livello di conoscenza e di comprensione, lavorando in collaborazione con ingegneri e non ingegneri. I progetti possono riguardare componenti, apparati e sistemi meccanici di vario genere e per le più ampie applicazioni.
CA5: La capacità approfondita di scegliere e utilizzare attrezzature, strumenti, procedure e metodi appropriati, conoscendone i limiti e le potenzialità; in particolare la capacità di condurre esperimenti anche complessi, gestire ed impiegare strumentazione e software avanzati, con capacità di analisi adeguata.
CA6: La capacità di identificare, localizzare e ottenere dati e informazioni necessari alla valutazione.
CA7: La capacità di definire, progettare e condurre le indagini utili alla comprensione dei problemi, attraverso l’uso di modelli e tecniche sia teorici che sperimentali.
CA9: La capacità di valutare criticamente dati e risultati e trarre conclusioni appropriate, consapevoli del grado di incertezza da cui potrebbero essere affette.
CA12: La capacità adeguata di comprensione delle fonti in lingua inglese.
CA15: La capacità di raggiungere una preparazione adeguata per poter accedere al terzo livello degli studi universitari (frequenza a master di secondo livello ed a scuole di dottorato), in modo da approfondire ulteriormente conoscenze e capacità nell’ambito della ricerca.
CC2: La conoscenza approfondita degli aspetti teorico-scientifici della matematica e delle altre scienze di base ed essere capaci di utilizzare tale conoscenza per interpretare e descrivere i problemi dell'ingegneria complessi o che richiedono un approccio interdisciplinare.
CC5: La conoscenza dei materiali e dei loro comportamenti nelle varie condizioni di carico riscontrabili nella pratica progettuale. I metodi per la caratterizzazione del comportamento dei materiali.
CT1: Comunicazione tecnica in forma scritta (redazione di rapporti e relazioni individuali)
CT3: Sviluppo di una espressione e discussione tecnica adeguata di proprie argomentazioni
CT4: Rappresentazione e comunicazione grafica (redazione di schemi, grafici e tabelle)
Prerequisiti
Consigliati ma non indispensabili conoscenze di base di CAD
Metodi Didattici
La prima parte del programma è dedicata a lezioni teorico-pratiche su dispositivi sui principali metodi di acquisizione dell’anatomia umana sia interna che esterna. Sono previste dimostrazioni pratiche e l’analisi di casi di studio reali.
La parte del Corso relativa all’elaborazione dei dati acquisita si svolgerà attraverso lezioni teoriche pratiche con l’uso dei principali sw attualmente in uso.
Le lezioni relative alla realizzazione dei modelli fisici saranno svolte illustrando le delle tecnologie tipiche dell'A.M.(macchine e processi).
Sono previste dimostrazioni pratiche relative all'elaborazione del modello CAD e all'impostazione della lavorazione e seminari dimostrativi.
Altre Informazioni
l'iscrizione alle prove di esame è possibile attraverso il sito:
http://sol.unifi.it/prenot/prenot
Modalità di verifica apprendimento
La prova di verifica dell'apprendimento consiste in una prova scritta con domande aperte ed esercizi. Lo studente dovrà dimostrare buona conoscenza delle tecnologie di additive manufacturing e acquisizione 3D; buona conoscenza dei processi di preparazione dei modelli 3D alla realizzazione fisica; buona conoscenza del processo generale di Ingengeria Inversa; sufficiente conoscenza dei procedimenti per l'estrazione dei parametri geometrici dai dati grezzi misurati; sufficiente conoscenza delle fonti di errore che caratterizzano l'addivitve manufacturing e l'ingegneria inversa (ca4, ca5, ca6, ca7, ca9, ca12, ca15, cc2, cc5).
Programma del corso
INTRODUZIONE
ACQUISIZIONE DATI INTERNI
1. Principali tecniche di imaging medico per la digitalizzazione dell’anatomia umana
2. Visualizzazione, elaborazione e ricostruzione 3D di immagini DICOM:
• Principali software di visualizzazione
• Tecniche di segmentazione
• Conversione da voxel a mesh poligonale
ACQUISIZIONE DATI ESTERNI
Scansione 3D
1. Principali tecnologie di scansione ottica per la digitalizzazione dell’anatomia esterna e dimostrazione pratica di sistemi di scansione 3D;
2. Cenni sui sistemi di rilievo 3D tramite fotogrammetria e dimostrazione di software per il rilievo fotogrammetrico;
ELABORAZIONE MESH
1. Allineamento, unione, correzione e riparazione delle mesh (o delle nuvole di punti)
MODELLAZIONE E PROGETTAZIONE
- Accorgimenti nella preparazione dei modelli per le diverse applicazioni (es. modelli estetici o fedeli al dato originale)
- Modelli anatomici per training
- Modelli anatomici per simulazione chirurgica paziente-specifici
- Dispositivi medici (dime, placche, protesi)
- Principi di progettazione di dispositivi medici con le relative problematiche, es. garantire corretto accoppiamento con le superfici ossee, facilità di applicazione, resistenza meccanica ecc.
REALIZZAZIONE DEI MODELLI FISICI
Introduzione alle tecnologie di A.M. e loro classificazione
Tecniche di A.M.: processo, macchine, materiali