Tipo Insegnamento:
Obbligatoria
Durata (ore):
180
CFU:
12
SSD:
Indefinito/Interdisciplinare
Sede:
BRESCIA
Url:
TECNICHE INDUSTRIALI DI PRODOTTO E DI PROCESSO/COMUNE Anno: 2
Anno:
2024
Course Catalogue:
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (16/09/2024 - 20/12/2024)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Lo scopo della parte di laboratorio di processi metallurgici è fornire agli studenti competenze sufficienti per impostare ed eseguire simulazioni dei processi di colata utilizzando un software di simulazione commerciale. Questo comporta sia l’apprendimento delle procedure per la discretizzazione di geometrie 3D (mesh) sia la capacità di individuare e selezionare dei parametri di input (proprietà dei materiali, condizioni iniziali, condizioni al contorno, ecc..) che meglio rappresentano il processo reale, al fine di ottenere risultati affidabili.
Ulteriore obiettivo del corso è l’acquisizione di capacità di analisi critica dei risultati della simulazione e di presentazione degli stessi.
Scopo della parte dell’insegnamento sulla selezione dei materiali è quello di fornire agli studenti gli strumenti e le competenze per affrontare, nell’ambito della progettazione, la selezione del materiale più idoneo sulla base di requisiti meccanici e funzionali, spesso dovendo ricorrere a mediazione per soddisfare i vincoli e gli obiettivi del progetto. Inoltre, il corso mira a sviluppare dimestichezza con l’utilizzo di software specifici per l’esecuzione della selezione assistita dal calcolatore, e nello specifico del software Granta CES Edupack.
Avvalendosi delle potenzialità del software e delle informazioni contenute, tutti i passaggi del processo di selezione verranno presi in considerazione, e in particolare: il reperimento delle informazioni, il loro significato e la loro organizzazione in database; le procedure da sviluppare ai fini di una selezione ottimizzata in varie condizioni (specifiche proprietà che condizionano il progetto; selezione combinata di materiale, forma, microstruttura; selezione in presenza di molti vincoli/obiettivi); la verifica della fattibilità; la presentazione di assunzioni e scelte in report e presentazioni efficaci.
Sulla base delle conoscenze apprese durante il corso, lo studente sarà quindi in grado di impostare, eseguire ed analizzare con spirito critico la simulazione dei processi di colata ed anche di affrontare, nell’ambito della progettazione, la selezione del materiale più idoneo a soddisfare i requisiti richiesti (descrittore di Dublino 2 – Capacità di applicare conoscenza e comprensione). Sarà in grado di valutare in autonomia la soluzione migliore per la definizione dei parametri di simulazione e per la selezione dei materiali (Descrittore di Dublino 3 – Autonomia di giudizio). Lo studente svilupperà inoltre la capacità di esprimere concetti tecnici in forma orale ed anche in forma scritta grazie alla realizzazione di un report sulle esercitazioni. Inoltre, la partecipazione attiva alle visite aziendali ed il contatto con professionisti del settore contribuirà all’acquisizione di strumenti utili per perfezionare le capacità comunicative dello studente in un contesto industriale (Descrittore di Dublino 4 – Abilità comunicative). Infine, lo studente acquisirà la capacità di utilizzo di software comunemente adottati nel settore, consolidando le capacità di indagine della letteratura scientifica e delle banche dati per l’individuazione dei parametri di input ottimali per l’esecuzione delle simulazioni e per la scelta dei materiali (Descrittore di Dublino 5 – Capacità di apprendimento).
Ulteriore obiettivo del corso è l’acquisizione di capacità di analisi critica dei risultati della simulazione e di presentazione degli stessi.
Scopo della parte dell’insegnamento sulla selezione dei materiali è quello di fornire agli studenti gli strumenti e le competenze per affrontare, nell’ambito della progettazione, la selezione del materiale più idoneo sulla base di requisiti meccanici e funzionali, spesso dovendo ricorrere a mediazione per soddisfare i vincoli e gli obiettivi del progetto. Inoltre, il corso mira a sviluppare dimestichezza con l’utilizzo di software specifici per l’esecuzione della selezione assistita dal calcolatore, e nello specifico del software Granta CES Edupack.
Avvalendosi delle potenzialità del software e delle informazioni contenute, tutti i passaggi del processo di selezione verranno presi in considerazione, e in particolare: il reperimento delle informazioni, il loro significato e la loro organizzazione in database; le procedure da sviluppare ai fini di una selezione ottimizzata in varie condizioni (specifiche proprietà che condizionano il progetto; selezione combinata di materiale, forma, microstruttura; selezione in presenza di molti vincoli/obiettivi); la verifica della fattibilità; la presentazione di assunzioni e scelte in report e presentazioni efficaci.
Sulla base delle conoscenze apprese durante il corso, lo studente sarà quindi in grado di impostare, eseguire ed analizzare con spirito critico la simulazione dei processi di colata ed anche di affrontare, nell’ambito della progettazione, la selezione del materiale più idoneo a soddisfare i requisiti richiesti (descrittore di Dublino 2 – Capacità di applicare conoscenza e comprensione). Sarà in grado di valutare in autonomia la soluzione migliore per la definizione dei parametri di simulazione e per la selezione dei materiali (Descrittore di Dublino 3 – Autonomia di giudizio). Lo studente svilupperà inoltre la capacità di esprimere concetti tecnici in forma orale ed anche in forma scritta grazie alla realizzazione di un report sulle esercitazioni. Inoltre, la partecipazione attiva alle visite aziendali ed il contatto con professionisti del settore contribuirà all’acquisizione di strumenti utili per perfezionare le capacità comunicative dello studente in un contesto industriale (Descrittore di Dublino 4 – Abilità comunicative). Infine, lo studente acquisirà la capacità di utilizzo di software comunemente adottati nel settore, consolidando le capacità di indagine della letteratura scientifica e delle banche dati per l’individuazione dei parametri di input ottimali per l’esecuzione delle simulazioni e per la scelta dei materiali (Descrittore di Dublino 5 – Capacità di apprendimento).
Prerequisiti
La frequenza al corso richiede la conoscenza delle principali caratteristiche dei materiali per applicazioni ingegneristiche, trattate nel corso di ELEMENTI DI CHIMICA LP erogato nello stesso Corso di Studio.
All’inizio del corso, nella parte introduttiva teorica, verranno ripassate le nozioni di base ritenute utili per il laboratorio.
All’inizio del corso, nella parte introduttiva teorica, verranno ripassate le nozioni di base ritenute utili per il laboratorio.
Metodi didattici
La parte del corso relativa ai “Processi metallurgici” verrà erogata tramite lezioni frontali (18h) nell’ambito delle quali saranno trattati gli aspetti teorici legati alle tecniche di colata, ai fenomeni fisici rilevanti per i processi di fonderia, ai metodi che modellano tali fenomeni, nonché l’importanza della adeguata definizione dei dati dei materiali, delle condizioni di scambio termico e dei parametri di input in generale, e tramite esercitazioni (72h) volte all’apprendimento diretto del software di simulazione dei processi metallurgici (mesh, pre-processing e post processing).
La parte relativa alla “Selezione dei Materiali” viene erogata tramite lezioni frontali (18h), inerenti i contenuti teorici del corso, e tramite esercitazioni pratiche (72h) volte all’apprendimento diretto della disciplina e degli strumenti di lavoro (software, database).
I docenti si avvalgono di slide per la presentazione dei contenuti teorici, e della lavagna o della proiezione a video per illustrare la soluzione degli esercizi.
Sono previsti seminari su specifici case history da parte di esperti nell’utilizzo del software e di aziende operanti nel settore dei materiali.
Nelle esercitazioni gli studenti possono lavorare individualmente oppure in piccoli gruppi, ma le scelte operate e i risultati saranno analizzati e discussi fra gli studenti e con i docenti al termine di ogni attività di esercitazione.
Per lo svolgimento delle prove pratiche gli studenti verranno suddivisi in gruppi di 2-4 persone, così da poter sviluppare attività di apprendimento collaborativo, basate su dialogo e discussione, pianificazione dell’attività, di ricerca di informazioni di base e di stesura di documenti (report/presentazioni) in maniera collettiva.
La parte relativa alla “Selezione dei Materiali” viene erogata tramite lezioni frontali (18h), inerenti i contenuti teorici del corso, e tramite esercitazioni pratiche (72h) volte all’apprendimento diretto della disciplina e degli strumenti di lavoro (software, database).
I docenti si avvalgono di slide per la presentazione dei contenuti teorici, e della lavagna o della proiezione a video per illustrare la soluzione degli esercizi.
Sono previsti seminari su specifici case history da parte di esperti nell’utilizzo del software e di aziende operanti nel settore dei materiali.
Nelle esercitazioni gli studenti possono lavorare individualmente oppure in piccoli gruppi, ma le scelte operate e i risultati saranno analizzati e discussi fra gli studenti e con i docenti al termine di ogni attività di esercitazione.
Per lo svolgimento delle prove pratiche gli studenti verranno suddivisi in gruppi di 2-4 persone, così da poter sviluppare attività di apprendimento collaborativo, basate su dialogo e discussione, pianificazione dell’attività, di ricerca di informazioni di base e di stesura di documenti (report/presentazioni) in maniera collettiva.
Verifica Apprendimento
La verifica della preparazione dello studente avviene tramite prova pratica e discussione orale.
La prova pratica consiste nello sviluppo di due progetti assegnati dai docenti durante il corso, uno relativo alla simulazione di processi metallurgici ed uno relativo alla selezione dei materiali, da svolgere in piccoli gruppi (2-4 persone). I progetti dovranno essere redatti sotto forma di un report tecnico e discussi durante la prova orale in modalità di presentazione da parte dei piccoli gruppi.
Lo svolgimento dei progetti prevede che il gruppo di studenti inquadri il problema dal punto di vista dello stato dell’arte, che vengano adottati specifici parametri per un’analisi critica dei risultati e che ci si avvalga del software Procast® per il progetto relativo ai processi metallurgici e a GRANTA CES Edupack per la parte di selezione dei materiali. Gli studenti dovranno inoltre dimostrare dimestichezza nell’uso dei software.
Gli elaborati, relativi ai 2 progetti devono essere consegnati ai docenti alcuni giorni prima della data dell’esame e devono risultare idonei per poter accedere alla prova orale, che consiste in una presentazione dei progetti seguita da discussione critica degli stessi.
I criteri di valutazione della prova pratica/progetti sono: ragionevolezza nell’impostazione dei problemi; correttezza e completezza della trattazione; capacità di presentazione dei risultati; capacità di analisi dei dati presentati e/o di motivare le scelte adottate; corretto uso della terminologia.
I criteri di valutazione adottati per la discussione orale sono: capacità espositiva; dimestichezza nell’utilizzo delle varie funzioni del software; uso adeguato della terminologia; capacità di proporre strategie alternative ed innovative di fronte a richieste di modifica del progetto; precisione e chiarezza della descrizione grafica.
I contenuti di questa prova fanno riferimento in particolare ai descrittori di Dublino: 1) Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding); 2) Conoscenze applicate e capacità di comprensione (applying knowledge and understanding); 3) Autonomia di giudizio (making judgements); 4) Abilità comunicative (communication skills); 5) Capacità di apprendere (learning skills).
Il voto è in trentesimi e la lode viene conferita per un voto superiore a 30 punti.
La prova pratica consiste nello sviluppo di due progetti assegnati dai docenti durante il corso, uno relativo alla simulazione di processi metallurgici ed uno relativo alla selezione dei materiali, da svolgere in piccoli gruppi (2-4 persone). I progetti dovranno essere redatti sotto forma di un report tecnico e discussi durante la prova orale in modalità di presentazione da parte dei piccoli gruppi.
Lo svolgimento dei progetti prevede che il gruppo di studenti inquadri il problema dal punto di vista dello stato dell’arte, che vengano adottati specifici parametri per un’analisi critica dei risultati e che ci si avvalga del software Procast® per il progetto relativo ai processi metallurgici e a GRANTA CES Edupack per la parte di selezione dei materiali. Gli studenti dovranno inoltre dimostrare dimestichezza nell’uso dei software.
Gli elaborati, relativi ai 2 progetti devono essere consegnati ai docenti alcuni giorni prima della data dell’esame e devono risultare idonei per poter accedere alla prova orale, che consiste in una presentazione dei progetti seguita da discussione critica degli stessi.
I criteri di valutazione della prova pratica/progetti sono: ragionevolezza nell’impostazione dei problemi; correttezza e completezza della trattazione; capacità di presentazione dei risultati; capacità di analisi dei dati presentati e/o di motivare le scelte adottate; corretto uso della terminologia.
I criteri di valutazione adottati per la discussione orale sono: capacità espositiva; dimestichezza nell’utilizzo delle varie funzioni del software; uso adeguato della terminologia; capacità di proporre strategie alternative ed innovative di fronte a richieste di modifica del progetto; precisione e chiarezza della descrizione grafica.
I contenuti di questa prova fanno riferimento in particolare ai descrittori di Dublino: 1) Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding); 2) Conoscenze applicate e capacità di comprensione (applying knowledge and understanding); 3) Autonomia di giudizio (making judgements); 4) Abilità comunicative (communication skills); 5) Capacità di apprendere (learning skills).
Il voto è in trentesimi e la lode viene conferita per un voto superiore a 30 punti.
Testi
Durante il corso verranno fornite dispense/slide, materiale video di supporto ed eventuali testi consigliati attraverso la piattaforma Moodle.
Testo di riferimento per la parte di selezione dei materiali: Micheal F. Ashby, Hugh Shercliff, David Cebon “Materiali. Dalla scienza alla progettazione”.
Testo di riferimento per la parte di selezione dei materiali: Micheal F. Ashby, Hugh Shercliff, David Cebon “Materiali. Dalla scienza alla progettazione”.
Contenuti
Il corso si divide in due parti principali, una dedicata ai processi metallurgici ed una alla selezione dei materiali.
Per quanto riguarda la parte di laboratorio di processi metallurgici, essa prevede inizialmente una breve introduzione ai vari processi di colata, a partire quindi dalla colata di lingotti e colata continua per la realizzazione di semi-prodotti per proseguire con una panoramica sui vari processi di fonderia per la produzione di componenti finiti (pressocolata, colata in stampo permanente, colata in sabbia ed in guscio ceramico).
Verranno quindi affrontati i fenomeni fisici rilevanti per i processi di colata (riempimento stampo, solidificazione e raffreddamento del metallo) e verrà illustrato come i software di simulazione modellano tali fenomeni, nonché l’importanza della adeguata definizione dei dati dei materiali, delle condizioni di scambio termico e dei parametri di input in generale.
La parte più applicativa del laboratorio prevede l’utilizzo di un software di simulazione commerciale (Procast®) per lo studio dei processi di colata. Saranno quindi introdotti i diversi moduli di meshatura, pre-processing e post-processing e verranno svolte diverse esercitazioni relative ai vari processi illustrati nella parte iniziale del corso. Si apprenderà come impostare le simulazioni e come analizzare in modo critico i risultati, nell’ottica di una ottimizzazione delle fasi di riempimento e solidificazione, ovvero di una affidabile previsione dei difetti e di efficienza degli stampi.
Saranno anche trattate le modalità di presentazione degli output per reportistica di carattere industriale.
Infine, verranno trattati casi di analisi delle tensioni residue (indotte dalla solidificazione e raffreddamento delle leghe metalliche) e di simulazione di trattamento termico.
Durante il corso saranno inoltre illustrati casi reali di studio relativi ad applicazioni industriali della simulazione dei processi metallurgici.
La parte di laboratorio dedicata ai materiali affronterà il problema della selezione del materiale e del processo di trasformazione nella progettazione industriale, avvalendosi dell’utilizzo del software Ansys Granta Edupack.
I materiali saranno introdotti, dal punto di vista delle loro proprietà, come strumenti la cui scelta mira a soddisfare i vari requisiti del progetto. Esercitazioni pratiche mireranno a sviluppare familiarità con la lettura, il confronto e l’organizzazione in opportuni database delle proprietà dei materiali, e ad identificare le proprietà che condizionano lo specifico progetto.
Si presenteranno successivamente strategie ottimizzate per la selezione del materiale nella progettazione industriale. Facendo ricorso a casi applicativi e ad esercitazioni mirate, verranno trattati i principali criteri di selezione del materiale, declinando l’approccio a seconda dei vincoli di progetto e delle prestazioni da ottimizzare (meccaniche; termiche; elettriche/magnetiche; legate all’eco-sostenibilità).
Si tratteranno infine i problemi di selezione del materiale nel caso di molti vincoli/obiettivi, della selezione combinata di materiale, forma e struttura del manufatto, e dell’identificazione del miglior processo produttivo.
Per quanto riguarda la parte di laboratorio di processi metallurgici, essa prevede inizialmente una breve introduzione ai vari processi di colata, a partire quindi dalla colata di lingotti e colata continua per la realizzazione di semi-prodotti per proseguire con una panoramica sui vari processi di fonderia per la produzione di componenti finiti (pressocolata, colata in stampo permanente, colata in sabbia ed in guscio ceramico).
Verranno quindi affrontati i fenomeni fisici rilevanti per i processi di colata (riempimento stampo, solidificazione e raffreddamento del metallo) e verrà illustrato come i software di simulazione modellano tali fenomeni, nonché l’importanza della adeguata definizione dei dati dei materiali, delle condizioni di scambio termico e dei parametri di input in generale.
La parte più applicativa del laboratorio prevede l’utilizzo di un software di simulazione commerciale (Procast®) per lo studio dei processi di colata. Saranno quindi introdotti i diversi moduli di meshatura, pre-processing e post-processing e verranno svolte diverse esercitazioni relative ai vari processi illustrati nella parte iniziale del corso. Si apprenderà come impostare le simulazioni e come analizzare in modo critico i risultati, nell’ottica di una ottimizzazione delle fasi di riempimento e solidificazione, ovvero di una affidabile previsione dei difetti e di efficienza degli stampi.
Saranno anche trattate le modalità di presentazione degli output per reportistica di carattere industriale.
Infine, verranno trattati casi di analisi delle tensioni residue (indotte dalla solidificazione e raffreddamento delle leghe metalliche) e di simulazione di trattamento termico.
Durante il corso saranno inoltre illustrati casi reali di studio relativi ad applicazioni industriali della simulazione dei processi metallurgici.
La parte di laboratorio dedicata ai materiali affronterà il problema della selezione del materiale e del processo di trasformazione nella progettazione industriale, avvalendosi dell’utilizzo del software Ansys Granta Edupack.
I materiali saranno introdotti, dal punto di vista delle loro proprietà, come strumenti la cui scelta mira a soddisfare i vari requisiti del progetto. Esercitazioni pratiche mireranno a sviluppare familiarità con la lettura, il confronto e l’organizzazione in opportuni database delle proprietà dei materiali, e ad identificare le proprietà che condizionano lo specifico progetto.
Si presenteranno successivamente strategie ottimizzate per la selezione del materiale nella progettazione industriale. Facendo ricorso a casi applicativi e ad esercitazioni mirate, verranno trattati i principali criteri di selezione del materiale, declinando l’approccio a seconda dei vincoli di progetto e delle prestazioni da ottimizzare (meccaniche; termiche; elettriche/magnetiche; legate all’eco-sostenibilità).
Si tratteranno infine i problemi di selezione del materiale nel caso di molti vincoli/obiettivi, della selezione combinata di materiale, forma e struttura del manufatto, e dell’identificazione del miglior processo produttivo.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Altre informazioni
Per ulteriori informazioni o chiarimenti circa il programma del corso, le modalità d'esame o altro contattare i docenti: annalisa.pola@unibs.it, stefano.pandini@unibs.it
Corsi
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