Tecniche Avanzate di Progettazione Assistita dal Calcolatore

Docente: Prof. Pier Paolo Valentini

Programma (a.a. 2021-2022)

Modellazione avanzata assistita dal calcolatore:  Tecniche di modellazione di forme organiche. Superfici di suddivisione, sculpting, modellazione diretta. Deformatori e ossature di articolazione. Strutture lattiginose e modellazione generativa. Diagrammi di Voronoi. Integrazione in ambienti CAD. Addestramento su applicativi software commerciali per la ricostruzione di forme organiche.

Ingegneria Inversa. Metodologie di ricostruzione delle forme geometriche. Sistemi di scansione. Processamento della nuvola di punti acquisiti. Ricostruzione funzionale e organica. Triangolazione di Delaunay. Problemi di fitting di curve e superfici a partire da nuvole di punti. Metodologie di ricostruzione manuale e assistita. Esercitazioni di laboratorio sull’impiego di uno scanner senza contatto e di un tastatore a braccio meccanico per l’acquisizione di forme meccaniche e organiche.

Simulazione avanzata: Meccanismi cedevoli. Modelli cineto-dinamici pseudo-rigidi. Simulazione di meccanismi cedevoli con tecniche multibody. Condensazione di Craig-Bampton. Metodi full-flex. Problemi di contatto. Introduzione al concetto di Digital Twin e ai Reduced Order Model. Esercitazioni sulla progettazione di meccanismi con membri flessibili. Addestramento su applicativi software commerciali.

Metodologie di ottimizzazione morfologica e progettazione per la prototipazione rapida. Requisiti ed esigenze per la progettazione di parti per la stampa 3D. Tolleranze e limiti morfologici. Modellazione solida di parti per la stampa 3D. Scelta dei parametri di costruzione. Influenza dei parametri di costruzione sulle proprietà meccaniche e funzionali dei prototipi. Problemi di ottimizzazione topologica. Metodi SIMP e Generative design. Costi di fabbricazione e problemi di sostenibilità operazionale e economica. Esercitazione di laboratorio sulla progettazione e prototipazione rapida di assieme industriale.

Tecniche di analisi del movimento umano. (solo  Tecniche Avanzate per la Progettazione di Dispositivi Protesici) Analisi dell’ergonomia del gesto lavorativo. Interazione uomo-macchina. Metodo di valutazione NIOSH e OCRA.

Tecniche avanzate di simulazione immersiva e interattiva. Realtà Virtuale e Aumentata. Sistemi aptici a ritorno di forza. Interfacce naturali. Solutori a impulsi sequenziali per la simulazione interattiva in tempo-reale. Esercitazioni di laboratorio sulla creazione di una simulazione immersiva in realtà virtuale/aumentata.

Miscellanea di casi di studio di assiemi industriali affrontati con tecniche multidisciplinari di progettazione assistita dal calcolatore.

Risultati dell'apprendimento

Il corso di carattere sia teorico, sia applicativo si pone come obiettivo quello di fornire agli studenti le conoscenza  avanzate per la modellazione e la simulazione di prototipi virtuali. Durante lo svolgimento delle lezioni, gli studenti avranno la possibilità di prendere confidenza con gli strumenti di ingegneria assistita dal calcolatore comunemente impiegati nelle realtà industriali. Come verifica dell'apprendimento è previsto lo svolgimento di progetti di gruppo su tematiche concordate con il docente, l'esecuzione di una prova applicativa sui differenti argomenti del corso.   

Modalità d'esame

L'esame finale è strutturato in una prova applicativa e nella discussione della raccolta dei progetti di gruppo.

I progetti di gruppo saranno assegnati durante il corso, dividendo gli studenti in gruppi da 2/3 unità.

La prova applicativa consiste nell'impiego degli strumenti di modellazione e simulazione per risolvere un caso di studio applicativo.

Il voto finale sarà determinato sulla base dei risultati della prova finale e sulla valutazione della raccolta dei progetti di gruppo.

Propedeuticità

E' opportuno possedere le nozioni base di modellazione assistita dal calcolatore (corsi di Prototipazione Virtuale, Prototipazione Virtuale e Simulazione dei Sistemi Meccanici e Bioprotesi). Le conoscenze di cinematica e dinamica sono fortemente consigliate.

Testi consigliati

Dispense e materiale elettronico integrativo a cura del docente

Orari e modalità didattiche

MODALITA' DI EROGAZIONE

Tradizionale (Lezioni frontali e esercitazioni).

MODALITA' DI FREQUENZA

La frequenza è facoltativa sebbene altamente consigliata.

SEDE DELLE LEZIONI

Università di Roma "Tor Vergata" - Via del Politecnico, 1.

DATE INIZIO E TERMINE

Il corso è previsto per il secondo semestre dell'anno accademico.  

ORGANIZZAZIONE DELLA DIDATTICA

Per l'anno accademico 2021-2022 l'orario delle lezioni sarà il seguente:

Lunedì 9.30 - 11.00 - Aula Disegno 2 e Aula Virtuale Microsoft Teams

Giovedì 11.30 - 13.00 - Aula Disegno 2 e Aula Virtuale Microsoft Teams

L' aula Disegno 2 è attrezzata con prese di corrente per poter alimentare i propri portatili per svolgere le esercitazioni in aula.

ORARIO DI RICEVIMENTO

Il ricevimento studenti è per appuntamento (via MS-Teams)

Date di esame

Per conoscere le date di esame e le modalità di partecipazione si faccia riferimento all'aulta Virtuale MS-TEAMS