- Docente: Alessandro Freddi
- Crediti formativi: 6
- SSD: ING-IND/14
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Specialistica in Ingegneria meccanica (cod. 0454)
Conoscenze e abilità da conseguire
Fornire una struttura metodica per lo sviluppo del progetto concettuale e costruttivo di sistemi tecnici, assieme a strumenti di ottimizzazione, quali QFD, FMEA, FTA, DFM .
Contenuti
PARTE I: Il progetto concettuale
1. Un metodo per progettare
Cosa significa Progettare per un ingegnere
La piramide dei bisogni
Una metodologia per progettare
Sequenza delle fasi in una logica di iterazione
Linee guida per lo sviluppo del progetto
Un metodo generale suggerito dalle VDI 2222
Principali strumenti metodologici per ottimizzare la qualità del progetto
2. Come organizzare l’informazione
Dall’analisi del contesto alla stesura di una specifica tecnica
Individuazione di idee e pianificazione del prodotto
La chiarificazione del compito QFD
1.- Documentare l’ambiente
2.- Sintetizzare le esigenze (i diagrammi di affinità)
3.- Valutare l’importanza relativa dei requisiti: le matrici di interrelazione
4.- Dare una risposta tecnica alle esigenze
La matrice di relazione
Valutazione della importanza tecnica
5.- La casa della qualità
Analisi del significato delle singole matrici
La specifica tecnica
Una lista di controllo per la corretta stesura della specifica tecnica
Schema di Revisione del Progetto
Analisi di casi
3. Dalle funzioni alle varianti concettuali
L’analisi funzionale
Ricerca delle soluzioni
Progetto di attrezzature per la sperimentazione meccanica
Le fonti di informazione tecnica (Memoria tecnico-scientifica)
Analisi di casi
Analisi funzionale astratta
Matrice morfologica
Confronto tra varianti concettuali
Matrici per il confronto delle tre varianti
Rateo tecnico e rateo economico
Diagramma di confronto
Confronto tra varianti con lo stesso rateo
Dai primi schizzi alla soluzione costruttiva definitiva
Il ruolo della sperimentazione
La costruzione dei prototipi
Principi di buona progettazione
Interazione tra l’Ingegneria e il disegno industriale
4. Progettare per l’affidabilità
Osservazione sul fattore di sicurezza
Richiami sulla affidabilità di un sistema tecnico
Affidabilità di una unità con rateo di guasti costante nel tempo
Rateo di guasti non costante nel tempo
Concetto di probabilità condizionata
Affidabilità di sistemi composti da più unità
Sistemi in serie
Sistemi in parallelo o ridondanti
Sistemi a struttura semplice
Tipi di alberi logici
L’albero dei guasti (FTA)
La FMEA (Analisi delle modalità di guasto e dei loro effetti)
Linee guida per lo svolgimento di una FMEA per un processo
5. Come organizzare il progetto per la qualità dei prodotti
Relazione della funzione di progettazione con le altre
Autovalutazione delle potenzialità dell’azienda
Evoluzione della cultura della qualità
I costi della qualità
Andamento del ciclo
Sfasamento tra decisioni e attivazione dei costi
Sfasamento tra apprendimento e modifiche progettuali
Schema sequenziale tradizionale
L’Ingegneria concorrente (o simultanea)
Composizione di un gruppo guida
Efficacia relativa dei diversi strumenti metodologici
Schema di impiego degli strumenti della qualità nei processi
Analisi comparativa degli strumenti
Esempio di analisi sull’efficacia degli strumenti
PARTE II: Il progetto costruttivo
6. Regole e principi generali
Le strategie
Le fasi
La procedura
Schema dettagliato del progetto costruttivo
Lista di controllo (per una corretta progettazione costruttiva)
Regole basilari per il progetto costruttivo
Chiarezza
Esempi di chiarezza della funzione
Semplicità
Esempio di semplicità della funzione
Sicurezza
1- Sicurezza diretta (o intrinseca)
Progettazione a vita infinita
Progettazione a vita sicura (Safe-life)
Progettazione sicura a cedimento parziale (fail-safe)
Esempio di progettazione sicura a cedimento parziale
Progettazione ad accettazione di danno (damage-tolerance)
Esempio di progettazione damage tolerant
Progettazione con ridondanza
Esempio di progettazione con ridondanza
Il principio di separazione dei compiti
Esempio di aumento della sicurezza
2- Sicurezza indiretta (o esterna)
Esempio di sicurezza indiretta
Sistemi protettivi multipli o sistemi protettivi multiprincipio
Esempio di sicurezza indiretta con sistema multiprincipio
3- Sicurezza connessa con il dimensionamento
4- Sicurezza negli aspetti ergonomici
Requisiti minimi di sicurezza industriale
Altri aspetti della sicurezza
Principi di progettazione costruttiva
Principi di corretta trasmissione delle forze
1- Controllo della regolarità delle linee di flusso delle
tensioni
2.- Controllo del percorso delle forze
3.- Corretto accoppiamento delle deformazioni
4.- Bilanciamento delle forze
Principi di divisione dei compiti
1.- Tra funzioni distinte.
2.- Tra funzioni identiche
Principi di autosostegno
1.- L’autorinforzo
2.- L’autobilanciamento
3.- L’autoprotezione
Principi di instabilità programmata
Considerare le dilatazioni termiche
Considerare i transitori termici
Progettare in presenza di scorrimento viscoso e di
rilassamento
Il concetto di temperatura critica
Curve tensionetemperatura
Andamento del modulo elastico in funzione della
temperatura
Lo scorrimento viscoso
1.- Scorrimento a temperatura ambiente
2.- Scorrimento a temperature inferiori alla critica
3.- Scorrimento oltre la temperatura critica
Il rilassamento
Accorgimenti di progettazione con scorrimento viscoso e
rilassamento
Progettare seguendo le normative
7. Progettare per la produzione
Introduzione
Relazione tra il progetto e la produzione
Metodi di fabbricazione
1.- Metodo di fabbricazione per parti
2.- Metodo di costruzione integrale
3.- Metodo di fabbricazione composta
4.- Metodo di fabbricazione per blocchi
Progettazione della forma corretta dei componenti
Progetto di forma per il processo di formatura primario
Progetto di forma per il processo di formatura secondario
Progetto della forma con collegamenti
La scelta dei materiali e dei semilavorati
Suggerimenti per ridurre i costi
Valutazione dei costi
Struttura dei costi
La distribuzione dei costi per un generatore sincrono
Costi comparativi di barre d’acciaio
Costi comparativi di collegamenti a vite
Costi dei cuscinetti
Tempi di produzione
Fasi di produzione di un motore elettrico
8. Progettare famiglie di prodotti
Le serie dimensionali
Vantaggi e svantaggi
Leggi di similitudine
Caso 1: Conservare invarianti le deformazioni elastiche dovute a forze
agenti costanti
Caso 2: Conservare invarianti le sollecitazioni che derivano da forze di
inerzia e da forze statiche
Caso 3: Conservare invarianti le forze di inerzia
Caso 4: Conservare invarianti le forze gravitazionali e le forze statiche
Caso 5: Conservare invarianti le forze di inerzia e le forze di attrito (in
liquidi e gas)
9. Progettare il montaggio
Linee guida
Criteri generali di assemblaggio
Riduzione del numero totale delle parti
Minimo uso di elementi di bloccaggio separati
Individuare un componente di riferimento (su cui montare gli altri)
Controllare il numero dei riposizionamenti
Verificare l’efficienza della sequenza
Criteri di presentazione delle parti
Criteri di manipolazione delle parti
Accoppiamento delle parti
Lista di controllo
Bibliografia essenziale
Dispense del Corso:
Volume I : A. Freddi: Imparare a progettare (Pitagora Editrice 2004)
Volume II: A. Freddi, D. Croccolo: Il progetto costruttivo.
Altri testi utili
1. G. Pahl e W. Beitz: Konstruktion Lehre, Springer Verlag, Berlin, 2003
2. Versione in inglese: Engineering Design, a Systematic Approach, Springer Verlag 1997.
3. D.G. Ullman: The Mechanical Design Process. McGraw-Hill, Inc. N.Y. 1992.
4. W. Lidwell, K. Holden, J. Butler: Universal principles of design, Rockport Publi. 2003
5. K. T. Ulrich, S.D. Eppinger : Progettazione e sviluppo di prodotto. Ed. it. a cura di G. Nicoletto, McGraw-Hill, Milano, 2001.
Testi/Bibliografia
Altri testi utili
1. G. Pahl e W. Beitz: Konstruktion Lehre, Springer Verlag, Berlin, 2003
2. Versione in inglese: Engineering Design, a Systematic Approach, Springer Verlag 1997.
3. D.G. Ullman: The Mechanical Design Process. McGraw-Hill, Inc. N.Y. 1992.
4.W. Lidwell, K. Holden, J. Butler: Universal principles of design, Rockport Publi. 2003
5. K. T. Ulrich, S.D. Eppinger : Progettazione e sviluppo di prodotto. Ed. it. a cura di G. Nicoletto, McGraw-Hill, Milano, 2001.
Metodi didattici
- Lezioni frontali
- Esercitazioni in gruppi di 6-7 persone che si collegano con Aziende industriali per lo sviluppo di un progetto, su un tema definito collegialmente tra un tutore dell'Azienda e il Docente.
- Sviluppo di disegni di piccoli complessivi ad eventuale integrazione dei disegni relativi al progetto principale.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
a) Prova scitta su tre temi:
- Soluzione di un problema teorico-numerico
- Trattazione di un aspetto della progettazione
- Disegno a mano libera di una soluzione progettuale
b) Orale sulla discussione del progetto svolto e di integrazione sulla teoria della progettazione
c) Esame dei disegni sviluppati a latere del progetto principale
d) esame di eventuali ricerche libere svolte dal candidato su argomenti inerenti il Corso.
Strumenti a supporto della didattica
Bibliografia essenziale
Dispense del Corso:
Volume I : A. Freddi: Imparare a progettare (Pitagora Editrice 2004)
Volume II: A. Freddi, D. Croccolo: Il progetto costruttivo.
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Alessandro Freddi