B024409 - INGEGNERIA INVERSA E PRODUZIONE ADDITIVA

italiano

-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 dell'A.M.
-Il formato STL
-Materiali polimerici
-Tecniche di A.M.
-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 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: Additive Manufacturing
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.

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.

Conoscenze di base di CAD e tecnologia meccanica.

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: Additive Manufacturing La maggior parte delle lezioni sono dedicate all'illustrazione delle tecnologie tipiche dell'A.M.(macchine e processi). Successivamente, sono previste esperienze pratiche relative all'elaborazione del modello CAD e all'impostazione della lavorazione e seminari dimostrativi.

l'iscrizione alle prove di esame è possibile attraverso il sito:
http://sol.unifi.it/prenot/prenot

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; 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).

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: Additive Manufacturing
1. Motivazioni e campi di applicazione dell'A.M.
2. Introduzione alle tecnologie di A.M.
3. Classificazione delle tecnologie di A.M.
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 A.M.: 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 A.M. 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