Insegnamento mutuato da: B024409 - INGEGNERIA INVERSA E PRODUZIONE ADDITIVA Laurea Magistrale in INGEGNERIA MECCANICA Curriculum MACCHINE
Lingua Insegnamento
italiano
Contenuto del corso
-Motivazioni, processi e tecnologie del R.E.
-Manipolazione dei dati acquisiti
-Ricostruzione della geometria a partire dai dati acquisiti
-Dimostrazione pratica di scanner 3D
-Dimostrazione pratica di ricostruzione della geometria a partire dai dati acquisiti tramite scanner
-Esempi pratici di applicazione delle tecniche di R.E.
-Motivazioni e tecnologie della P.R.
-Il formato STL
-Materiali polimerici
-Tecniche di Rapid Prototyping
-Rapid Tooling
-Rapid Manufacturing
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
Parte A: Reverse Engineering
Il corso vuole fornire allo studente, attraverso lezioni convenzionali e dimostrazioni pratiche in aula, le conoscenze di base sui dispositivi, le metodologie e le tecniche che permettono di ottenere un modello virtuale (numerico) a partire da un oggetto fisico. I principali argomenti trattati all'interno del corso saranno: dispositivi e tecnologie di scansione 3D, metodi di trattamento dei dati, tecniche per la ricostruzione dei modelli CAD 3D.
Parte B: Prototipazione Rapida
Il corso vuole fornire allo studente, attraverso lezioni convenzionali, seminari ed esercitazioni, la conoscenza delle più innovative tecniche per la costruzione con tecniche additive di un oggetto fisico partendo da un oggetto virtuale. All'interno del corso saranno analizzate le principali tecniche di Rapid Prototyping, Rapid Tooling e Rapid Manufacturing, le tecniche per il trattamento del modello virtuale, i materiali e le macchine disponibili sul mercato.
Conoscenze acquisite:cc3: La conoscenza e l’utilizzo di strumenti scientifici (informatici e di altra natura) specifici per il settore della progettazione nell’ambito proprio dell’ingegneria meccanica.cc6: La conoscenza approfondita dei sistemi e delle tecnologie di produzione. La comprensione dei vantaggi e dei limiti di tecnologie e scelte di processo nei diversi contesti di applicazione. La conoscenza dei metodi per la rappresentazione di componenti e sistemi meccanici, e per la loro ricostruzione a partire da manufatti.
Capacità di Applicazioneca1: La capacità di applicare la propria conoscenza e la propria comprensione per identificare problemi e formulare soluzioni, nell’ambito dell’ingegneria meccanica, per impostare, progettare e realizzare e verificare, sistemi ed apparati anche di elevata complessità funzionale, tenendo conto di implicazioni relative agli aspetti ambientali, economici ed etici, il tutto attraverso l’uso di metodi consolidatica3: La capacità di scegliere e applicare appropriati metodi analitici e di modellazione, basati sull’analisi matematica e numerica, per poter simulare al meglio il comportamento di componenti e impianti al fine di predirne e migliorarne le prestazionica5: 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 adeguataca10: Le capacità avanzate di operare efficacemente, individualmente e come componenti di un gruppo, avendo chiaro il contesto della problematica ingegneristica e le implicazioni interdisciplinari che contraddistinguono l’ingegneria meccanica.ca11: Le capacità migliorate di presentare in forma scritta, verbale e, eventualmente. multimediale, le proprie argomentazioni e i risultati del proprio studio o lavoro, con caratteristiche di organicità e rigore tecnico. ca14: La capacità di apprendimento e di aggiornamento autonomo e continuo in un contesto, come quello dell’ingegneria industriale, in costante evoluzione.
Prerequisiti
Conoscenze di base di CAD e tecnologia meccanica.
Metodi Didattici
Parte A: Reverse Engineering
La prima parte del programma è dedicata a lezioni teorico-pratiche su dispositivi e tecniche per il Reverse Engineering.
La seconda parte prevede la dimostrazione pratica di apparecchiature per la scansione 3D e di casi di studio reali.
Parte B: Prototipazione Rapida
La maggior parte delle lezioni sono dedicate all'illustrazione delle tecnologie tipiche della prototipazione rapida (macchine e processi). Successivamente, sono previste esperienze 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. In particolare 2 domande/esercizi relativi ai processi di additive manufacturing (descrizione delle tecnologie, delle problematiche, dei processi); 4 domande/esercizi relativi ai processi di ingegneria inversa (descrizione delle tecnologie, dei processi, delle problematiche riscontrabili). Lo studente dovrà dimostrare buona conoscenza delle tecnologie di additive manufacturing e scansione 3D (cc3, cc6, ca5) ; buona conoscenza dei processi di preparazione dei modelli 3D alla realizzazione fisica (cc3, cc6, ca5); buona conoscenza del processo generale di Ingengeria Inversa (cc3, cc6, ca4, ; sufficiente conoscenza dei procedimenti per l'estrazione dei parametri geometrici dai dati grezzi misurati (cc3, cc6, ca7); sufficiente conoscenza delle fonti di errore che caratterizzano l'addivitve manufacturing e l'ingegneria inversa (cc3, cc6, ca9, ca15).
Programma del corso
Parte A: Reverse Engineering
1. Motivazioni e campi di applicazione del Reverse Engineering
2. Definizione del processo di Reverse Engineering
3. Introduzione alle tecnologie di Reverse Engineering
4. Classificazione delle metodologie di scansione 3D
5. Sistemi a contatto
a. Caratteristiche generali
b. Sistemi attivi
c. Sistemi passivi
d. modalità di scansione point mode e scanning mode
e. strategie di scansione ed errori possibili
6. Sistemi senza contatto
a. Caratteristiche generali
b. Sistemi ottici
i. Introduzione alle telecamere e alla geometria epipolare
ii. Calibrazione di un sistema di telecamere
iii. I sistemi ottici passivi
1. Stereovisione passiva
2. Forma dall'ombreggiatura
3. Forma dalla testurizzazione
4. Forma da focus-defocus
5. Forma da sagoma
iv. I sistemi ottici attivi
1. Triangolazione laser-camera
2. Stereovisione attiva (tramite luce laser e luce strutturata)
3. Scanner a tempo di volo
7. Manipolazione dei dati acquisiti (pre-processing)
a. Definizione di ovrelapping e oversampling
b. Tecniche di semplificazione e accoppiamento delle nuvole di punti
i. Tecniche per le linee di scansione
ii. Tecniche per le nuvole di punti 2,5 D
iii. Tecniche per le nuvole di punti 3D
c. Valutazione dell'errore commesso
8. Modellazione: ricostruzione della geometria a partire dai dati acquisiti
a. Tassellazione e Triangolazione
b. Ricostruzione con superfici primitive e features
c. Ricostruzione tramite sezioni della tassellazione
d. Ricostruzione tramite patches
9. Dimostrazione pratica di vari scanner 3D (scansione di oggetti)
10. Dimostrazione pratica di ricostruzione della geometria a partire dai dati acquisiti tramite scanner (impiego di pacchetti software dedicati)
11. Esempi pratici di applicazione delle tecniche di Reverse Engineering (casi di studio)
Parte B: Prototipazione Rapida
1. Motivazioni e campi di applicazione della Prototipazione Rapida
2. Introduzione alle tecnologie di Prototipazione Rapida
3. Classificazione delle tecnologie di Prototipazione Rapida
4. Il formato STereoLithography Interface Format (STL)
a. Descrizione del contenuto del file
b. Gestione degli errori e relativi software
5. Materiali polimerici
6. Tecniche di Rapid Prototyping: processo, macchine, materiali
a. Stereolitografia (SLA)
b. Solid Ground Curing (SGC)
c. Fused Deposition Modelling (FDM)
d. Laminated Object Manufacturing (LOM)
e. Selective Laser Sintering (SLS)
f. Metodo Polyjet
g. Three Dimensional Printing (3DP)
h. Multi Jet Modelling (MJM)
i. Ballistic Particle Manufacturing (BPM)
l. Drop On Demand (DOP)
h. Tecniche di prototipazione in materiale metallico
i. Selective Laser Melting (SLM)
ii. Electron Beam Melting (EBM)
iii. Laser EngineeredNet Shaping (LENS)
7. Rapid Tooling
a. Rapid Tooling Diretto
b. Rapid Tooling Indiretto
8. Rapid Manufacturing