Progettazione di Prodotto

L'insegnamento si propone di fornire allo studente le competenze tecniche e metodologiche necessarie per operare attivamente all'interno di un team di sviluppo prodotto. Al termine del corso, lo studente dovrà aver raggiunto le seguenti abilità:

• Padronanza del Processo Metodologico: Saper applicare le fasi dello sviluppo prodotto (concept, design, industrializzazione) utilizzando strumenti di selezione delle varianti e matrici di decisione.

• Capacità di Analisi Strutturale: Essere in grado di modellare componenti meccanici elementari come travi o alberi e calcolarne le reazioni vincolari e le sollecitazioni interne.

• Autonomia nella Verifica di Resistenza: Saper applicare correttamente i criteri di cedimento statico e i modelli di resistenza a fatica per validare la sicurezza di un componente.

• Abilità nella Scelta dei Componenti: Saper consultare cataloghi tecnici e normativi per la selezione di organi standard (cuscinetti, viti, trasmissioni) basandosi su carichi e durata richiesti.

• Interpretazione del Linguaggio Tecnico: Saper leggere e interpretare correttamente disegni tecnici e documentazione di produzione (distinte base, tolleranze, GD&T) per il trasferimento del progetto alla produzione.

Geometria, analisi matematica, fisica generale, fondamenti di meccanica delle macchine

1. Metodologia di Sviluppo Prodotto

• Design Process: Fasi dello sviluppo prodotto: pianificazione, concept, architettura del sistema, design di dettaglio e industrializzazione.

• Customer Needs e Specifiche (PDS): Identificazione dei bisogni dell'utente e traduzione in specifiche tecniche misurabili. Quadro normativo (Sicurezza Prodotto) e brevettuale.

• Ingegneria Concettuale e Prototipazione: Generazione di concetti, selezione della soluzione ottimale mediante matrici multi-criteria e ruolo della prototipazione (fisica e virtuale).

• Design for X (DfX): Fondamenti di Design for Manufacturing (DfM), Design for Assembly (DfA) e Design for Environment (Sostenibilità).

• Gestione del Prodotto e Documentazione: Struttura delle Distinte Base (BOM), Configuration Management e gestione del rilascio tecnico (ECO - Engineering Change Orders).

2. Meccanica delle Strutture e Analisi dei Carichi

• Modellazione dei Sistemi Meccanici: Forze, momenti e vincoli applicati al prodotto. Analisi dell'equilibrio e calcolo delle reazioni.

• Teoria della trave e comportamento strutturale: Analisi delle sollecitazioni interne (sforzo normale, taglio e momento) per il dimensionamento di telai e componenti portanti.

• Analisi degli stati di tensione: Tensore delle tensioni, tensioni principali e cerchio di Mohr applicati alla verifica di componenti reali.

3. Selezione dei Materiali e Criteri di Resistenza

• Ingegneria dei Materiali: Proprietà meccaniche, fisiche e tecnologiche. Criteri di scelta basati sulle prestazioni e sul costo industriale.

• Validazione Statica: Criteri di snervamento (Von Mises, Tresca) e calcolo dei coefficienti di sicurezza in contesti di incertezza operativa.

• Degrado e Integrità: Comportamento a fatica per carichi ciclici, analisi degli intagli e stima della vita residua del prodotto.

4. Elementi Costruttivi e Ingegnerizzazione

• Collegamenti e Assemblaggi: Progettazione di collegamenti bullonati, viti di potenza e soluzioni di giunzione permanente.

• Sistemi di Trasmissione e Movimentazione: Dimensionamento di alberi e assi; criteri di scelta di componenti standard (cuscinetti a rotolamento, cinghie, ingranaggi).

• Tolleranze e Accoppiamenti: Fondamenti di metrologia industriale, tolleranze dimensionali e geometriche (GD&T) per garantire l'intercambiabilità e il montaggio.

• Paulis, Antonio & Forte, Paola & Frendo, Francesco & Manfredi, Enrico. (2019). Costruzione di macchine - Criteri di base e applicazioni principali - 2.a edizione.

• Materiale didattico fornito dal Docente.

Esame scritto/orale in presenza presso l'Università degli Studi di Ferrara.

Vengono assegnate 3 domande finalizzate alla verifica delle abilità nelle procedure di dimensionamento, scelta e descrizione dei componenti meccanici. Le domande vengono svolte in forma scritta e vengono immediatamente corrette e discusse oralmente. Il voto assegnato a ciascuna domanda tiene conto sia dello svolgimento scritto sia della discussione orale. Il voto finale è la media dei voti sulle tre domande. Per superare l’esame è necessario raggiungere un voto finale minimo di 18/30. Il superamento dell'esame è prova di aver acquisito le conoscenze e le abilità specificate negli obiettivi formativi dell'insegnamento.