78874 - PRINCIPI E METODI DELLA PROGETTAZIONE DI MACCHINE AUTOMATICHE M

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Lavoro dignitoso e crescita economica Imprese innovazione e infrastrutture

Anno Accademico 2020/2021

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso fornisce indicazioni metodologiche in merito allo sviluppo progettuale di sistemi integrati, in cui nuovi livelli di funzionalità sono ottenuti attraverso la sinergia di risorse tecnologiche complementari, quali la meccanica, l’elettrotecnica, l’elettronica e l’informatica. Particolare attenzione viene dedicata agli aspetti di pianificazione del progetto ed alla organizzazione dell’iter progettuale. Il progetto di macchine automatiche è particolarmente enfatizzato nel progetto. Il corso prevede una didattica di tipo “teaching by doing” basata sullo sviluppo di esercitazioni di progetto. Alla fine del corso lo studente ha una conoscenza approfondita di principi di progettazione integrata di macchine automatiche.

Contenuti

Il corso consente agli studenti di approfondire le conoscenze di costruzione di macchine acquisite nei precedenti esami e di contestualizzarle nell’ambito della costruzione di macchine automatiche e dei robot. Inoltre, viene stimolata la sintesi e l’applicazione dei principi e dei metodi della costruzione di macchine a casi di studio concreti derivanti da problematiche industriali.

Le conoscenze metodologiche relative alla Progettazione e Costruzione di Macchine Automatiche che vengono fornite riguardano i seguenti argomenti:

  1. metodologie per la Progettazione Sistematica (analisi funzionale, albero degli obiettivi, matrice morfologica, varianti progettuali e criteri di scelta delle varianti progettuali);

  2. metodi e tecniche per l’analisi della letteratura scientifica e tecnica ed una introduzione alla normativa brevettuale;

  3. approfondimenti sulle Architetture delle Macchine Automatiche (vengono analizzate in dettaglio le principali architetture delle macchine automatiche e vengono affrontati i problemi di interfaccia e di coordinamento delle linee di macchine automatiche; viene fornita una analisi approfondita dei buffer ed in particolare vengono analizzati i buffer dinamici di bilanciamento linea e per la messa in passo delle unità prodotto);

  4. metodologie di analisi Cineto-Elasto-Dinamica per meccanismi e sistemi complessi;

  5. analisi avanzata si sistemi Web Handling.

I temi di progettazione di derivazione industriale vengono scelti di anno in anno dal docente in accordo con i responsabili tecnici di aziende del territorio. I temi sono scelti in modo tale da assolvere alle seguenti necessità culturali:

  1. studiare in modo dettagliato problematiche funzionali relative a gruppi di macchine automatiche (e.g. assemblaggio di prodotti, manipolazione e trasporto, trasformazione di prodotto) o relativamente a robot (e.g. manipolazione, trasporto ed assemblaggio)

  2. studiare le problematiche di trasporto ed installazione di macchine automatiche e robot

  3. analizzare le problematiche relative ai costi ed all’ergonomia delle macchine automatiche e dei robot

  4. progettare per la manutenzione

applicare in un contesto reale e complesso i concetti di costruzione di macchine (e.g. dimensionamento di organi di macchine, assemblaggio e montaggio di componenti meccanici, scelta di motori e dimensionamenti degli organi di collegamento)

Testi/Bibliografia

1. Dispense del Corso

2. Luigi Biagiotti · Claudio Melchiorri, Trajectory Planning for Automatic Machines and Robots, Springer-Verlag, 2008

3. Geoffrey Boothroyd, Peter Dewhurst, Winston A. Knight, Product Design for Manufacture and Assembly, CRC Press, Taylor & Francis Group, 2011

4. Geoffrey Boothroyd, Assembly Automation and Product Design, CRC Press, Taylor & Francis Group, 2005

5. Robert C. Juvinall, Kurt M. Marshek, Fundamentals of Machine Component Design, John Wiley & Sons, 2012

6. Richard G. Budynas, J. Keith Nisbett, Shigley’s Mechanical Engineering Design, McGraw-Hill, 2011

Metodi didattici

La didattica è articolata su due macro attività:

  1. la prima attività riguarda il completamento delle conoscenze metodologiche relative alla Progettazione e Costruzione di Macchine Automatiche;

  2. la seconda attività riguarda lo sviluppo di progetti concreti relativi a macchine automatiche o sistemi robotici.

La prima attività viene sviluppata con lezioni frontali in aula e copre circa il 30% del monte ore totale.

La seconda attività prevede l’organizzazione della classe in gruppi la cui numerosità varia da 4 a 6 studenti per gruppo. La seconda attività è a sua volta organizzata in due fasi:

  1. nella prima fase, la cui durata è di circa 1 mese, i gruppi di studenti devono studiare una linea di macchine automatiche assegnata dal docente (lo scopo della prima fase è quella di mettere in pratica le metodologie che vengono introdotte nel corso, di introdurre le prime problematiche inerenti le interfacce tra macchine automatiche e sistemi di alimentazione e di sviluppare i primi strumenti di soft-skills con particolare riguardo al team-working)

  2. nella seconda fase, la cui durata è di circa 2 mesi, ciascun gruppo affronta un progetto differente di provenienza industriale; i progetti vengono assegnati dal docente in aula, vengono discussi in aula; ogni settimana ciascun gruppo predispone una presentazione in power point con la quale vengono esposti, in aula, lo di avanzamento e le problematiche tecniche da affrontare (ogni settimana uno studente per ciascun gruppo espone, in 15-20 minuti, la presentazione agli altri studenti del corso ed al docente; durante l’esposizione settimanale il docente interviene in modo puntuale sugli aspetti tecnici ed organizzativi del progetto fornendo anche approfondimenti teorici, quando necessari, e dando indicazioni su come proseguire il progetto); ogni settimana il docente si rende disponibile per incontrare, al di fuori dell’orario di lezione ed insieme ai suoi collaboratori o insieme ad altri docenti dei corsi di laurea in ingegneria Meccanica o dell’Automazione, i gruppi degli studenti per approfondimenti puntuali e per orientare il loro lavoro; ogni 15 giorni circa ciascun gruppo incontra il referente aziendale per discutere lo stato di avanzamento del progetto che gli è stato assegnato.

Nel suo complesso la seconda attività copre il 70% circa del tempo assegnato al corso.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in una presentazione e discussione del progetto aziendale sviluppato durante il corso e nella consegna di una relazione relativa al progetto fornito dal docente ed ai progetti industriali.

In particolare ciascun gruppo presenta il progetto aziendale all’interno di un Workshop che il docente organizza ogni anno dopo circa un mese dalla conclusione delle lezioni. Al Workshop partecipano docenti dei corsi di laurea in Ingegneria Meccanica ed in Ingegneria dell’Automazione, i referenti tecnici delle aziende e sono invitate a partecipare le aziende del territorio (il canale di invito è quello basato sulle liste di distribuzione di ART-ER e di due associazioni di imprese e di industrie, CNA ed UNINDUSTRIA che supportano il Workshop). La performance individuale degli studenti viene verificata poiché ciascuno studente deve esporre una parte del progetto e si deve rendere disponibile per le domande ed i chiarimenti della commissione d’esame presente al Workshop.

Ciascun gruppo deve predisporre una presentazione globale del progetto, sulla base di uno schema fornito dal docente, ed una relazione tecnica strutturata secondo uno schema che viene fornito dal docente.

Strumenti a supporto della didattica

  • Presentazioni in PowerPoint

  • Audiovisivi

  • Software commerciali per le analisi dei sistemi complessi (ANSYS)

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Andrea Zucchelli