Ingegneria Meccanica

Advanced engineering thermodynamics/Numerical modelling (Advanced topics of Engineering Thermodynamics)The objective is to convey to the student in-depth knowledge of thermomechanical continuous media, thermodynamics and fluid dynamics, with particular emphasis on the concept of exergy, and, as regards the interaction with the end user, the basic elements of environmental acoustics and lighting. Additionally, the student should acquire the basic knowledge about the discretization methods for initial and boundary value problems involving elliptic, parabolic and hyperbolic partial differential equations (PDEs). Some emphasis is put on the basic mathematical properties (such as consistency, stability and convergence) of numerical methods. Students should become able to transform numerical models into systems of algebraic equations, and to solve these systems. The student is expected to learn how to use theoretical tools for studying heat transfer and energy balance of real systems, performing energy and exergy analysis of complex real systems (including using appropriate mathematical models) and managing complex energy conversion systems. Another objective is to convey to the student the ability to understand the regulations about environmental acoustics and lighting and to perform basic design calculations. Finally, the student is expected to learn the ability to implement in the MATLAB(r) software, or similar ones, some numerical models that describe engineering problems (particularly those relevant to engineering thermodynamics) and to relate their performances to the theoretical context. The student should also develop the ability of applying the numerical tools to the simulation of the behaviour of simple yet significant problems in applied thermodynamics. Advanced engineering thermodynamics/Numerical modelling (Numerical modelling)The objective is to convey to the student in-depth knowledge of thermomechanical continuous media, thermodynamics and fluid dynamics, with particular emphasis on the concept of exergy, and, as regards the interaction with the end user, the basic elements of environmental acoustics and lighting. Additionally, the student should acquire the basic knowledge about the discretization methods for initial and boundary value problems involving elliptic, parabolic and hyperbolic partial differential equations (PDEs). Some emphasis is put on the basic mathematical properties (such as consistency, stability and convergence) of numerical methods. Students should become able to transform numerical models into systems of algebraic equations, and to solve these systems. The student is expected to learn how to use theoretical tools for studying heat transfer and energy balance of real systems, performing energy and exergy analysis of complex real systems (including using appropriate mathematical models) and managing complex energy conversion systems. Another objective is to convey to the student the ability to understand the regulations about environmental acoustics and lighting and to perform basic design calculations. Finally, the student is expected to learn the ability to implement in the MATLAB(r) software, or similar ones, some numerical models that describe engineering problems (particularly those relevant to engineering thermodynamics) and to relate their performances to the theoretical context. The student should also develop the ability of applying the numerical tools to the simulation of the behaviour of simple yet significant problems in applied thermodynamics.

Advanced engineering thermodynamics/Numerical modelling (Advanced topics of Engineering Thermodynamics)The subject consists of two parts: the first one discusses some advanced topics in the field of engineering thermodynamics, the second one discusses the use of numerical methods for solving engineering problems. In particular, the modeling and numerical methods are applied to meaningful test cases relevant for engineering thermodynamics. The module of Advanced Engineering Thermodynamics is designed to complete the student's preparation in the field of engineering thermodynamics, whose basics were provided in previous subjects. This teaching module completes the theoretical background required by the design of devices with regards to the specific problems involving heat transfer. In particular, the subject discusses the thermal performance of energy components and mechanical systems and it provides some basic concepts about numerical fluid dynamics, including modeling of heat transfer systems. Finally, the basic concepts of environmental acoustics and lighting are provided in order to characterize the interaction of the devices with the end users. The module of Numerical Modelling is intended to provide the tools for the systematic and critical study of the main numerical models involving partial derivatives and used in various fields of engineering, which can be solved by appropriate numerical discretization methods. In particular, the module aims to provide the essential features for evaluating a numerical method in terms of the quality and the reliability of the numerical solution. Some test cases will be discussed in the field of advanced engineering thermodynamics. Advanced engineering thermodynamics/Numerical modelling (Numerical modelling)The subject consists of two parts: the first one discusses some advanced topics in the field of engineering thermodynamics, the second one discusses the use of numerical methods for solving engineering problems. In particular, the modeling and numerical methods are applied to meaningful test cases relevant for engineering thermodynamics. The module of Advanced Engineering Thermodynamics is designed to complete the student's preparation in the field of engineering thermodynamics, whose basics were provided in previous subjects. This teaching module completes the theoretical background required by the design of devices with regards to the specific problems involving heat transfer. In particular, the subject discusses the thermal performance of energy components and mechanical systems and it provides some basic concepts about numerical fluid dynamics, including modeling of heat transfer systems. Finally, the basic concepts of environmental acoustics and lighting are provided in order to characterize the interaction of the devices with the end users. The module of Numerical Modelling is intended to provide the tools for the systematic and critical study of the main numerical models involving partial derivatives and used in various fields of engineering, which can be solved by appropriate numerical discretization methods. In particular, the module aims to provide the essential features for evaluating a numerical method in terms of the quality and the reliability of the numerical solution. Some test cases will be discussed in the field of advanced engineering thermodynamics.

Advanced engineering thermodynamics/Numerical modelling (Advanced topics of Engineering Thermodynamics)Concerning the first part, about advanced engineering thermodynamics, further details about the program are provided. There are essentially 5 chapters. CLASSICAL MOLECULAR DYNAMICS and KINETIC THEORY. Introduction to classical molecular dynamics. Bond and non-bond interactions. Force fields. Elementary numerical schemes (Verlet integration). Elementary statistical ensembles: Thermostats and barostats. Practical examples. Large systems approaching the local equilibrium: Maxwellian distribution function. The distribution function dynamics. Linear relaxation towards the local equilibrium: Bhatnagar–Gross–Krook (BGK) model. Practical examples. CONTINUUM THERMO-MECHANICS. Deduction of the equation of mass and momentum conservation by both kinetic local equilibrium and by elementary control volume. Deduction of the wave equation. Small deviations from the conditions of local equilibrium. Phenomenological relations in Navier-Stokes-Fourier equations: Stress tensor and thermal flux. Generalization of the results obtained by the ideal gas to other types of fluids. Dimensionless equations. Meaning of dimensionless numbers. Incompressible limit. Equation for kinetic energy and enthalpy. First principle of thermodynamics. Generalization of entropy for continuous body. Generalization of Gibbs’s correlation. The second principle of thermodynamics for a continuous body. Work, heat and the thermodynamics of irreversible processes. THERMAL DESIGN. Deduction of the integral equations for closed systems and open systems. Technical formulation of integral equations. Physical meaning of irreversibility. Correct calculation of irreversibility by practical formulas. Turbulence and turbulent flows. Characteristic scales of the phenomenon, deduction of the equations for the average quantities and the closure problem. Artificial viscosity induced by turbulence and modeling. Exergy balance in a reversible system. Exergy and internal exergy for an ideal gas. The theorem of Guy-Stodola. Physical meaning of exergy. Efficiency according to the second principle. Examples of exergy analysis. Exergy diagrams. Thermodynamic diagrams. ACOUSTICS. Deduction of the wave equation. Introduction, elastic, plane, longitudinal and progressive waves. Propagation speed of elastic waves; sound speed of air. Mechanical power transported by sound wave, wave intensity, resistance and effective pressure. Acoustic intensity and acoustic feeling: Law of Weber-Fechner. Diagram of the normal acoustic response. Acoustic field, feeling and the intensity level, decibels. Iso-phon curves. Frequency bands, level of pressure, interpolating weight curve A. Interaction between elastic waves and materials, factors of reflection, transmission, absorption, apparent absorption. Effect of frequency. Apparent absorption factor of several walls. Acoustics in open environments. Open field. Sound tail. Acoustic energy balance and reverberation, reverberation time by conventional formula of Sabine. Sound insulation; sound proofing; plain wall and law of mass and frequency; case study for a pipe. LIGHTING. Deduction of the radiative transfer equation (RTE) from kinetic theory. The light, electromagnetic radiation, main features, diffuse radiation. Visual perception and photometric system. Definition of physical units of measured quantities. Point source. Light intensity. Indicator of emission. Light flux emitted from a point source with a given indicator of emission. The first formula of Lambert. Linear source, linear luminance, and lighting calculations on surface. Surface source, luminance, and lighting calculation on a surface. The second law of Lambert. Lambert emitter. Efficiency of a light bulb. Concerning the model of numerical modelling, the program of class lessons is provided below. INTRODUCTORY PART. General concepts about partial differential equations; boundary and initial conditions; properties of solutions. Basic concepts of numerical methods. STEADY-STATE PROBLEMS. Elliptic problems; the steady diffusion and the membrane equilibrium examples; discretization by centered finite differences; variational formulation; discretization by finite elements. Implementation of Dirichlet, Neumann and Robin boundary conditions. Reduction of the discrete problem to an algebraic problem; properties of the corresponding matrices; techniques for solving large systems of algebraic equations. Mathematical properties of consistency, stability and convergence of the numerical schemes. Modal analysis; the free vibration of a membrane; discretization of eigenvalue problems. TIME-DEPENDENT PROBLEMS. Formulation and discretization of evolutionary problems; parabolic and hyperbolic equations; the heat equation, the wave equation; mass lumping; time advancing techniques; asymptotic stability and choice of the time step; rate of convergence in space and time. Convection-diffusion problems; mesh Peclet number; centered versus upwind discretizations. Conservation and balance laws; characteristics; integral formulation; discretization by finite volumes; cell averages and numerical fluxes; review of the main classical methods; relation with finite differences; Courant number and CFL condition; numerical diffusion and dispersion; stability and convergence. Advanced engineering thermodynamics/Numerical modelling (Numerical modelling)Concerning the first part, about advanced engineering thermodynamics, further details about the program are provided. There are essentially 5 chapters. CLASSICAL MOLECULAR DYNAMICS and KINETIC THEORY. Introduction to classical molecular dynamics. Bond and non-bond interactions. Force fields. Elementary numerical schemes (Verlet integration). Elementary statistical ensembles: Thermostats and barostats. Practical examples. Large systems approaching the local equilibrium: Maxwellian distribution function. The distribution function dynamics. Linear relaxation towards the local equilibrium: Bhatnagar–Gross–Krook (BGK) model. Practical examples. CONTINUUM THERMO-MECHANICS. Deduction of the equation of mass and momentum conservation by both kinetic local equilibrium and by elementary control volume. Deduction of the wave equation. Small deviations from the conditions of local equilibrium. Phenomenological relations in Navier-Stokes-Fourier equations: Stress tensor and thermal flux. Generalization of the results obtained by the ideal gas to other types of fluids. Dimensionless equations. Meaning of dimensionless numbers. Incompressible limit. Equation for kinetic energy and enthalpy. First principle of thermodynamics. Generalization of entropy for continuous body. Generalization of Gibbs’s correlation. The second principle of thermodynamics for a continuous body. Work, heat and the thermodynamics of irreversible processes. THERMAL DESIGN. Deduction of the integral equations for closed systems and open systems. Technical formulation of integral equations. Physical meaning of irreversibility. Correct calculation of irreversibility by practical formulas. Turbulence and turbulent flows. Characteristic scales of the phenomenon, deduction of the equations for the average quantities and the closure problem. Artificial viscosity induced by turbulence and modeling. Exergy balance in a reversible system. Exergy and internal exergy for an ideal gas. The theorem of Guy-Stodola. Physical meaning of exergy. Efficiency according to the second principle. Examples of exergy analysis. Exergy diagrams. Thermodynamic diagrams. ACOUSTICS. Deduction of the wave equation. Introduction, elastic, plane, longitudinal and progressive waves. Propagation speed of elastic waves; sound speed of air. Mechanical power transported by sound wave, wave intensity, resistance and effective pressure. Acoustic intensity and acoustic feeling: Law of Weber-Fechner. Diagram of the normal acoustic response. Acoustic field, feeling and the intensity level, decibels. Iso-phon curves. Frequency bands, level of pressure, interpolating weight curve A. Interaction between elastic waves and materials, factors of reflection, transmission, absorption, apparent absorption. Effect of frequency. Apparent absorption factor of several walls. Acoustics in open environments. Open field. Sound tail. Acoustic energy balance and reverberation, reverberation time by conventional formula of Sabine. Sound insulation; sound proofing; plain wall and law of mass and frequency; case study for a pipe. LIGHTING. Deduction of the radiative transfer equation (RTE) from kinetic theory. The light, electromagnetic radiation, main features, diffuse radiation. Visual perception and photometric system. Definition of physical units of measured quantities. Point source. Light intensity. Indicator of emission. Light flux emitted from a point source with a given indicator of emission. The first formula of Lambert. Linear source, linear luminance, and lighting calculations on surface. Surface source, luminance, and lighting calculation on a surface. The second law of Lambert. Lambert emitter. Efficiency of a light bulb. Concerning the model of numerical modelling, the program of class lessons is provided below. INTRODUCTORY PART. General concepts about partial differential equations; boundary and initial conditions; properties of solutions. Basic concepts of numerical methods. STEADY-STATE PROBLEMS. Elliptic problems; the steady diffusion and the membrane equilibrium examples; discretization by centered finite differences; variational formulation; discretization by finite elements. Implementation of Dirichlet, Neumann and Robin boundary conditions. Reduction of the discrete problem to an algebraic problem; properties of the corresponding matrices; techniques for solving large systems of algebraic equations. Mathematical properties of consistency, stability and convergence of the numerical schemes. Modal analysis; the free vibration of a membrane; discretization of eigenvalue problems. TIME-DEPENDENT PROBLEMS. Formulation and discretization of evolutionary problems; parabolic and hyperbolic equations; the heat equation, the wave equation; mass lumping; time advancing techniques; asymptotic stability and choice of the time step; rate of convergence in space and time. Convection-diffusion problems; mesh Peclet number; centered versus upwind discretizations. Conservation and balance laws; characteristics; integral formulation; discretization by finite volumes; cell averages and numerical fluxes; review of the main classical methods; relation with finite differences; Courant number and CFL condition; numerical diffusion and dispersion; stability and convergence.

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

Advanced engineering thermodynamics/Numerical modelling (Advanced topics of Engineering Thermodynamics)- P. Asinari, E. Chiavazzo, An Introduction to Multiscale Modeling with Applications, Società Editrice Esculapio, Bologna 2013. - M. Calì, P. Gregorio, "Termodinamica" Esculapio, Bologna 1997. - A. Bejan, "Advanced Engineering Thermodynamic" John Wiley & Sons 1997. - G. Guglielmini, C. Pisoni, Introduzione alla trasmissione del calore, Casa Editrice Ambrosiana, 2002. - G. Comini, G. Cortella, Fondamenti di trasmissione del calore, Servizi Grafici Editoriali, 2001. - C. Canuto, "Metodi e Modelli Numerici ", note delle lezioni con esercizi, disponibile online sul Portale della Didattica. - A. Quarteroni, "Numerical Models for Differential Problems", Springer 2014. Advanced engineering thermodynamics/Numerical modelling (Numerical modelling)- P. Asinari, E. Chiavazzo, An Introduction to Multiscale Modeling with Applications, Società Editrice Esculapio, Bologna 2013. - M. Calì, P. Gregorio, "Termodinamica" Esculapio, Bologna 1997. - A. Bejan, "Advanced Engineering Thermodynamic" John Wiley & Sons 1997. - G. Guglielmini, C. Pisoni, Introduzione alla trasmissione del calore, Casa Editrice Ambrosiana, 2002. - G. Comini, G. Cortella, Fondamenti di trasmissione del calore, Servizi Grafici Editoriali, 2001. - C. Canuto, "Metodi e Modelli Numerici ", note delle lezioni con esercizi, disponibile online sul Portale della Didattica. - A. Quarteroni, "Numerical Models for Differential Problems", Springer 2014.

Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Applicazioni avanzate di fisica tecnica)Conoscenze approfondite delle equazioni che governano la termomeccanica dei corpi continui, termodinamica e termofluidodinamica, con particolare riferimento al concetto di exergia. Conoscenza degli elementi base dell'acustica ambientale e dell'illuminotecnica, con particolare riferimento all'interazione con l'utente finale. Capacità di utilizzare gli strumenti teorici nello studio termico ed energetico dei sistemi reali. Capacità di eseguire l'analisi energetica ed exergetica di sistemi reali complessi, anche con l’ausilio di opportuni modelli matematici, e di gestire sistemi di trasformazione dell'energia complessi. Capacità di interpretare correttamente la normativa ed eseguire calcoli di massima in campo illuminotecnico ed in acustica ambientale.Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Modelli e metodi numerici)Conoscenza delle principali metodologie di discretizzazione dei problemi ai valori al bordo e iniziali alle derivate parziali di tipo ellittico, parabolico e iperbolico. Conoscenza delle proprietà matematiche fondamentali (quali consistenza, stabilità e convergenza) dei metodi numerici considerati. Capacità di tradurre i modelli numerici in sistemi di equazioni algebriche e di risolvere tali sistemi. Capacità di implementare in ambiente MATLAB(r), o similare, alcuni modelli numerici che descrivono comportamenti fisici notevoli (in particolare quelli rilevanti per la fisica tecnica) e di valutarne le prestazioni pratiche in relazione al contesto teorico. Capacità di applicare gli strumenti numerici studiati alla simulazione del comportamento di semplici ma significativi problemi di fisica tecnica.

Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Applicazioni avanzate di fisica tecnica)L'insegnamento è composto da due moduli, il primo riguardante alcuni aspetti avanzati della fisica tecnica, il secondo riguardante l'utilizzo di metodi numerici per la soluzione di problemi ingegneristici. In particolare, quale esempio applicativo, le tecniche di modellazione e i metodi numerici saranno applicati a problemi di fisica tecnica. Il modulo di Applicazioni avanzate di fisica tecnica ha lo scopo di completare le conoscenze nel campo della termodinamica applicata, fornire le conoscenze teoriche richieste nella progettazione di dispositivi sotto gli aspetti specifici dello scambio termico e della fluidodinamica - anche tramite modellazione numerica - e per la valutazione delle prestazioni termiche ed energetiche di componenti e sistemi meccanici; inoltre sono forniti i concetti base dell'acustica ambientale e dell'illuminotecnica.Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Modelli e metodi numerici)L'insegnamento è composto da due moduli, il primo riguardante alcuni aspetti avanzati della fisica tecnica, il secondo riguardante l'utilizzo di metodi numerici per la soluzione di problemi ingegneristici. In particolare, quale esempio applicativo, le tecniche di modellazione e i metodi numerici saranno applicati a problemi di fisica tecnica. Il modulo di Modelli e metodi numerici ha lo scopo di fornire gli strumenti per lo studio sistematico e critico dei principali modelli numerici a derivate parziali utilizzati in vari campi dell'ingegneria, risolvibili tramite opportune metodologie di discretizzazione numerica, fornendo gli strumenti per valutarne le caratteristiche essenziali, dalle quali dipende la qualità e l'affidabilità della risposta. In particolare saranno analizzati i modelli presentati nel modulo di applicazioni avanzate di fisica tecnica.

Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Applicazioni avanzate di fisica tecnica)Per quanto riguarda il modulo di Applicazioni Avanzate di Fisica Tecnica, vi sono essenzialmente quattro capitoli. TERMOMECCANICA DEI CORPI CONTINUI. Deduzione dell'equazione di continuità mediante il bilancio elementare. Deduzione dell'equazione della quantità di moto mediante bilancio elementare. Deduzione dell'equazione delle onde. Collegamento con la parte di acustica. Modeste deviazioni dalle condizioni di equilibrio locale. Relazioni fenomenologiche di Navier-Stokes-Fourier, relative al tensore degli sforzi ed al flusso termico. Generalizzazione dei risultati ottenuti per i gas ideali ad altri tipi di fluidi. Adimensionalizzazione delle equazioni. Numeri adimensionali significativi e regimi fisici. Limite incomprimibile. Equazione dell'energia cinetica e dell'entalpia per corpo continuo. Primo principio della termodinamica per un corpo continuo. Generalizzazione del concetto di entropia per corpo continuo. Generalizzazione della relazione di Gibbs. Secondo principio della termodinamica per un corpo continuo. Cenni alla termodinamica dei processi irreversibili. Deduzione delle equazioni integrali di bilancio per sistemi chiusi e per sistemi aperti. Formulazione tecnica delle equazioni integrali. Significato fisico delle irreversibilità . Calcolo esatto delle irreversibilità e loro stima mediante formule pratiche. Compatibilmente ai vincoli temporali ed eventualmente nella forma di un seminario tematico, cenni al fenomeno della turbolenza. Scale caratteristiche del fenomeno, deduzione delle equazioni per le quantità medie e problema della chiusura. Ipotesi della viscosità addizionale indotta dalla turbolenza e relativa modellazione. TERMODINAMICA. Bilancio di exergia in un sistema reversibile. Exergia interna e exergia per un gas ideale. Il teorema di Guy-Stodola. Significato fisico dell'exergia. Efficienza di secondo principio. Esempi di applicazioni dell'equazione dell'energia utilizzabile e l'analisi exegetica. Diagrammi exergetici. Termodinamica delle miscele di gas: modelli di Gibbs-Dalton e Amagat-Leduc, proprietà delle miscele di gas. Exergia delle miscele di gas. Diagrammi termodinamici. Aria umida: grandezze principali e exergia dell'aria umida. Diagrammi psicrometrici. Psicrometro. Principali trasformazioni dell'aria umida: miscela di due correnti di aria umida, riscaldamento e raffreddamento a titolo costante, raffreddamento e deumidificazione. Umidificazione adiabatica. Bilancio termo-igrometrico di un ambiente; situazione invernale e estiva. Retta di carico. Centrale di condizionamento per impianti a tutta aria con e senza ricircolo. ILLUMINOTECNICA. La luce, la radiazione elettromagnetica, grandezze caratteristiche; radiazione diffusa. percezione visiva e sistema fotometrico. Definizione delle unità di misura del sistema fotometrico. Sorgente puntiforme. Intensità luminosa. Indicatrice di emissione. Flusso emesso da sorgente puntiforme con indicatrice di emissione nota. Illuminamento e prima formula di Lambert. Emettitore di Lambert ed Emettenza. Efficienza di una lampada elettrica. ACUSTICA. Introduzione, onde elastiche, onde piane, sinusoidali, longitudinali e progressive. Equazione dell'onda di spostamento. Onda di pressione e sua equazione. Velocità di propagazione delle onde elastiche; calcolo per il caso della propagazione in aria. Potenza meccanica trasportata dall'onda, intensità dell'onda e sue relazioni con resistenza acustica e pressione efficace. Intensità e sensazioni sonora, legge di Weber-Fechner. Costruzione dell'audiogramma normale. Campo dell'udibile, sensazione e livello dell'intensità , decibel. Curve isophon. Bande di frequenza, ottave, livello di pressione, curva di ponderazione A. Interazione tra onde elastiche e materiali, fattori di riflessione, trasmissione, assorbimento, assorbimento apparente. Effetto della frequenza. Fattore di assorbimento apparente di varie pareti. Acustica degli ambienti aperti. Campo sonoro libero. Campo sonoro riverberato, coda sonora. Bilancio dell'energia acustica nell'emissione e nella riverberazione; tempo di riverberazione convenzionale, formula di Sabine. Isolamento acustico; potere fonoisolante; caso di parete piana e legge della massa e delle frequenze.Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Modelli e metodi numerici)Il programma di lezioni prevede la trattazione degli argomenti di seguito esposti. Concetti generali sulle equazioni a derivate parziali; condizioni al bordo e iniziali; proprietà delle soluzioni. Problemi ellittici; esempi di diffusione stazionaria e di equilibrio di una membrana elastica; discretizzazione mediante differenze finite centrate; formulazione variazionale; discretizzazione mediante elementi finiti. Implementazione delle condizioni al bordo di tipo Dirichlet, Neumann o Robin. Riduzione dei problemi discreti a problemi algebrici; proprietà delle corrispondenti matrici. Proprietà matematiche di consistenza, stabilità e convergenza degli schemi numerici. Analisi modale; le vibrazioni libere di una membrana; discretizzazione di problemi agli autovalori. Formulazione e discretizzazione di problemi evolutivi; problemi parabolici e iperbolici; l’equazione del calore, l’equazione delle onde; concentrazione della massa; tecniche di avanzamento in tempo; stabilità asintotica e scelta del passo temporale; velocità di convergenza in spazio e in tempo. Problemi di convezione-diffusione; numero di Péclet griglia; confronto tra discretizzazioni centrate e upwind. Leggi di conservazione e di bilancio; caratteristiche; formulazione integrale; discretizzazione mediante volumi finiti; medie di cella e flussi numerici; rassegna dei principali schemi classici; legami con le discretizzazioni a differenze finite; numero di Courant e condizione CFL; diffusione e dispersione numerica; stabilità e convergenza.

Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Applicazioni avanzate di fisica tecnica)Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo; Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Modelli e metodi numerici)Modalita di esame: Test informatizzato in laboratorio; Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova orale facoltativa; Prova pratica di laboratorio; Elaborato progettuale in gruppo;
Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Applicazioni avanzate di fisica tecnica)Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group project; Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Modelli e metodi numerici)Exam: Computer lab-based test; Written test; Compulsory oral exam; Optional oral exam; Practical lab skills test; Group project;
... Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Applicazioni avanzate di fisica tecnica)L'esame consta di una parte relativa al modulo applicazioni avanzate di fisica tecnica e una relativa al modulo di modelli e metodi numerici. La valutazione finale dell’esame è costituita dalla media aritmetica (arrotondata per eccesso) dei due punteggi parziali conseguiti nei due moduli. Per quanto riguarda il modulo di applicazione avanzate di fisica tecnica, l’esame in presenza segue la procedura descritta qui di seguito: • In un’aula attrezzata dell’Ateneo, a ciascuno studente sarà somministrato sul proprio computer un test online tramite la piattaforma Esami. Il test può contenere un massimo di 15 domande a risposta aperta e/o chiusa che verteranno sulle parti più fondamentali del corso, e che mirano ad accertare che lo studente abbia correttamente appreso i fondamenti teorici alla base della termomeccanica dei continui, della termodinamica, trasmissione del calore, acustica applicata e illuminotecnica visti a lezione ed esercitazione. Durante questa prima parte non è consentito l’uso di alcun materiale didattico o supporto elettronico al di fuori del computer con cui si svolge l’esame. Il tempo massimo a disposizione per completare tale parte sarà di almeno 40 minuti. Il voto finale di tale parte sarà al massimo di 15 punti, adottando quando necessario sempre la regola di arrotondamento per eccesso. E’ necessario raggiungere in tale parte un punteggio minimo di 5 punti per poter accedere alla successiva valutazione orale. • Successivamente segue una seconda parte dove lo studente dovrà dimostrare di aver contribuito in modo attivo all’esercitazione di gruppo e al relativo svolgimento del progetto applicativo, rispondendo ad una seconda domanda del docente in forma orale. In tal modo, tramite l’analisi di un sistema reale, si accerta che lo studente abbia appreso le modalità di utilizzo degli strumenti di studio termico, analisi energetica ed exergetica dei sistemi complessi di trasformazione dell’energia. La seconda domanda dura circa 30 minuti ed è consentito consultare la propria relazione di gruppo. Il massimo voto per tale parte può essere fino a 18 punti. • Ciascun gruppo di progetto dovrà consegnare la relazione del progetto di gruppo e quella riguardante l’acustica applicata almeno una settimana prima della data di esame. La consegna deve avvenire tramite il Portale della Didattica, caricando un unico file in formato PDF (che riunisca le due relazioni) nella sezione “Elaborati�. Il caricamento del file è consentito solo a un rappresentante per ciascun gruppo, avendo cura di riportare i nomi, cognomi e matricola di ciascun membro del gruppo nella prima pagina della relazione. Il voto finale del modulo AAFT verrà calcolato per ciascun studente sommando il punteggio del test online e della seconda parte. Il massimo punteggio per tale modulo sarà pari a 30 (eventualmente con lode se si supera un totale di 30). Il modulo di AAFT si considera superato se il punteggio raggiunto è almeno pari a 18 ed entrambe le relazioni del proprio gruppo sono state consegnate. Per il solo calcolo del voto complessivo dei due moduli (i.e. Applicazioni Avanzate di Fisica Tecnica e Modelli e Metodi Numerici) il 30 e lode in ciascun modulo è considerato pari a 31 punti.Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Modelli e metodi numerici)L'esame consta di una parte scritta e di una prova pratica relative al modulo di modelli e metodi numerici nonché di una parte orale relativa al modulo di applicazioni avanzate di fisica tecnica. La valutazione finale dell’esame è costituita dalla media aritmetica (arrotondata per eccesso) dei due punteggi parziali conseguiti nei due moduli. Per quanto riguarda il modulo di modelli e metodi numerici, la procedura di valutazione si basa sulle seguenti prove: a) risolvere alcuni esercizi sui principali argomenti trattati nel modulo (durata 60 minuti), b) una prova pratica di laboratorio comprendente: - la presentazione e discussione (individuale) di un progetto computazionale preparato durante il semestre in piccoli gruppi di studenti su una problematica numerica collegata al progetto applicativo del modulo di applicazioni avanzate di fisica tecnica (prova b1); - lo svolgimento di esercizi proposti dal docente, che prevedano l'implementazione al calcolatore in ambiente MATLAB(r) di metodi numerici oggetto del corso (prova b2). La prova a) permette di conseguire fino a 20 punti, mentre la prova b) permette di conseguire fino a 13 punti. La lode viene assegnata con un punteggio complessivo, strettamente maggiore di 31. La votazione conseguita nelle prove verrà comunicata agli studenti tramite il Portale della Didattica, insieme all’indicazione di quando e dove gli studenti potranno visionare le loro prove. Coerentemente con i risultati di apprendimento attesi dichiarati, la parte scritta e pratica dell’esame intende accertare il raggiungimento dei seguenti obbiettivi: 1. Conoscenza delle principali metodologie di discretizzazione dei modelli matematici e loro traduzione in sistemi di equazione algebriche. Questo viene stabilito attraverso la prova a). 2. Capacità di implementare in ambiente MATLAB(r) i modelli numerici studiati. Questo viene stabilito principalmente attraverso la prova b2), ma anche attraverso la prova b1). 3. Capacità di applicare gli strumenti numerici studiati alla simulazione del comportamento di problemi di fisica tecnica. Questo viene stabilito attraverso la prova b1).

Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Applicazioni avanzate di fisica tecnica)- P. Asinari, E. Chiavazzo, An Introduction to Multiscale Modeling with Applications, Società Editrice Esculapio, Bologna 2013. - M. Calì, P. Gregorio, "Termodinamica" Esculapio, Bologna 1997. - A. Bejan, "Advanced Engineering Thermodynamic" John Wiley & Sons 1997. - G. Guglielmini, C. Pisoni, Introduzione alla trasmissione del calore, Casa Editrice Ambrosiana, 2002. - G. Comini, G. Cortella, Fondamenti di trasmissione del calore, Servizi Grafici Editoriali, 2001. - C. Canuto, "Metodi e Modelli Numerici ", note delle lezioni con esercizi, disponibile online sul Portale della Didattica. - A. Quarteroni, "Numerical Models for Differential Problems", Springer 2014. Applicazioni avanzate di fisica tecnica/Modelli e metodi numerici (Modelli e metodi numerici)- C. Canuto, "Metodi e Modelli Numerici ", note delle lezioni con esercizi, disponibile online sul Portale della Didattica. - A. Quarteroni, "Numerical Models for Differential Problems", Springer 2018.

Knowledge of economic basic that regulate life of companies and the external economic environment. Knowledge of economic and financial dynamics of companies and the legal forms of contracts for the exercise of economic activities. Knowledge of the principles of industrial organization, organizational structure, labor organization, and the key functions in the enterprise. Knowledge of techniques and methodologies for monitoring and evaluating processes and financial results of a company. Ability to understand the economic and financial periodic reports and synthesis. Ability to assess the ROI of a proposed investment. Ability to make decisions and corrective actions based on economic considerations. Ability to link typical processes of an industrial company with its dynamics and economic and financial performance. Ability to perform production planning based on economic considerations.

The subject aims to provide the basics knowledge to understand the economic environment in which businesses operate, the tools used for economic assessment and to plan production activities, analytical techniques to perform economic control of industrial processes, the knowledge of the principles of industrial organization and the various forms of organizational structure.

The subject aims to provide students with the knowledge of basic economics, management and business administration and is divided into three main parts, performed in an integrated way. The first part provides the basic elements to introduce students into economics and to understand the behaviour of companies in a market, presenting the basic concepts of micro and macroeconomics. The subject will present and discuss concepts such as consumer behaviour and customers decision in a market, the demand curve, the nature and behaviour of costs in an enterprise, short and long term decisions and the equilibrium conditions in both goods and financial markets, as well as the main forms of market (perfect competition, monopoly and oligopoly). Strategic decisions of firms will be analysed using basic elements of game theory (interaction in a strategic environment). Starting from the elements learned about the nature and behaviour of a company in the economic system, the second part focuses leadership and organization. Organization structures and theories will be analysed both at a theoretical and a practical (case-studies) level. The last part of the subject deals with an introduction to accounting, with some Financial Accounting and Financial Statements topics as well as Managerial Accounting (Cost accounting) and investment decision methods.

... Open or closed written test by computer The final examination aims to verify the acquisition of the knowledge and skills covered in the course by means of a test consisting of numerical exercises and theoretical questions relating to all the topics covered in the lectures and exercises. The test grade is expressed in thirtieths and honours will always be possible. The time available to the student for the written test is 1 hour 15 minutes and it is not possible to consult lecture material, notes, or other texts.

The material for the subject consists of slides, readings, videos and links provided by the lecturer , available on the “portale didattica�, on the Subject Page.

In seguito al superamento dell'insegnamento, lo/la studente/studentessa avrà appreso i fondamenti della progettazione strutturale meccanica e dei metodi (analitici, numerici e sperimentali) più comunemente utilizzati. Sarà inoltre in grado di applicare le metodologie studiate per l’analisi del comportamento delle macchine e dei relativi componenti, utilizzandole nel supporto alla progettazione. In particolare, lo/la studente/studentessa avrà acquisito le conoscenze e le abilità che consentono di: - definire le principali ipotesi di un progetto meccanico; - identificare i parametri che governano un dato progetto; - identificare un modello matematico che meglio rappresenti, in funzione degli obiettivi di progetto e delle reali condizioni di funzionamento, il componente o sistema meccanico, tenendo conto dei requisiti funzionali, dei materiali, dei carichi e delle altre condizioni al contorno; - definire la forma e le dimensioni dei componenti della macchina e il loro assemblaggio, calcolandone la durata: - individuare i punti critici del progetto strutturale, secondo i possibili meccanismi di cedimento, valutare le incertezze e applicare i coefficienti di sicurezza appropriati, valutare se le sollecitazioni e/o le deformazioni siano ammissibili; - sapere utilizzare norme, codici e regolamenti; - essere in grado di analizzare e interpretare criticamente i risultati; - essere in grado di elaborare e presentare una relazione di calcolo progettuale; - acquisire capacità di effettuare scelte autonome e, nello stesso tempo, capacità di lavoro in gruppo.

Scopo dell’insegnamento è fornire le conoscenze teoriche e i criteri di base per il progetto e il calcolo di organi delle macchine, sviluppare le abilità necessarie per la progettazione di componenti e sistemi meccanici, interpretando in modo critico i risultati ottenuti, e preparare relazioni tecniche sul lavoro svolto. A tale scopo è prevista la realizzazione di un progetto di un semplice gruppo meccanico, da svolgere in gruppi composti da un numero massimo di 3 studenti/studentesse. Il progetto potrà richiedere anche l’applicazione di conoscenze di aree culturali diverse (macchine elettriche, materiali, progettazione funzionale, ecc.) già acquisite in insegnamenti precedenti. Gli argomenti trattati nell'insegnamento sono: - Calcolo delle sollecitazioni di corpi a contatto in un punto o lungo una linea (teoria di Hertz); - Progettazione delle ruote dentate; - Meccanica della frattura; - Metodologie di calcolo di piastre e gusci; - Fatica a basso numero di cicli (oligociclica, in controllo di deformazione).

Ruote dentate: riepilogo della geometria; proporzionamento normale e unificato; dentiera normalizzata, ruota normalizzata; segmento di ingranamento; rapporto di ingranamento. Calcolo dello strisciamento specifico; ingranamento dentiera-ruota. Correzione delle ruote dentate; correzione simmetrica: calcolo delle caratteristiche geometriche del dente. Calcolo di resistenza delle dentature: verifica a flessione e alla massima pressione specifica; verifica al grippaggio. Problema del contatto localizzato tra corpi solidi (teoria di Hertz): ipotesi; risultati della teoria; area di contatto; pressione di contatto; tensioni ideali. Casi particolari: sfera-sfera, cilindro-cilindro. Contatto sfera-pista per cuscinetto a sfere; formula di Stribeck. Calcolo a durata dei cuscinetti: coefficiente di carico statico e dinamico; carico equivalente statico e dinamico. Meccanica della frattura lineare elastica (MFLE) nella progettazione meccanica: fattore di intensificazione delle tensioni; tenacità alla frattura. Teoria di Griffith. Equazioni di Westergaard. Esempi di calcolo del fattore di intensificazione delle tensioni; stato di deformazione all’apice del difetto; calcolo del raggio plastico; validità della MFLE. Tenacità alla frattura; prove sperimentali. Caratterizzazione dei difetti. Calcolo di progetto e verifica statica. Calcolo della propagazione del difetto: legge di Paris; carico ad ampiezza costante. Effetto della tensione media. Propagazione del difetto ad ampiezza variabile. Propagazione del difetto in presenza di carichi random; spettri di carico. Piastre e gusci. Sistemi di riferimento; ipotesi di base; stato di tensione e deformazione; relazioni tensione-deformazione; carichi per unità di lunghezza; equilibrio delle forze: equazioni risolutive. Teoria delle piastre assialsimmetriche; sistema di riferimento; stato di tensione e deformazione; carichi distribuiti e concentrati; piastre con e senza foro, esempi di soluzione analitica. Teoria dei gusci assialsimmetrici in campo membranale; verifica e progetto. Fatica a basso numero di cicli. Prove in controllo di deformazione; relazione monotona tensione-deformazione; cicli di isteresi; equazione tensione-deformazione ciclica; strain hardening e strain softening. Relazione deformazione-durata; modello a quattro parametri. Effetto della tensione media: equazione di Morrow e di Smith-Watson-Topper. Metodi di predizione della durata; danneggiamento. Fatica dei materiali e stato di tensione triassiale.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group project;
... L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma dell'insegnamento e la capacità di applicare la teoria e i suoi metodi alla soluzione di esercizi. La valutazione dell’esame consta di: una valutazione del progetto, una prova scritta e una prova orale. Elaborato progettuale in gruppo: l’elaborato progettuale in gruppo riguarda il progetto di un riduttore di velocità (ad assi paralleli oppure coassiale oppure pendolare). Verrà data una traccia mediante un catalogo di riduttori industriali e durante le esercitazioni i docenti forniranno le tracce per eseguire progressivamente la progettazione del riduttore. Per la partecipazione all’esame è necessario caricare sul portale della didattica la relazione di progetto entro il termine stabilito indicato sul portale della didattica alla prima lezione dell'insegnamento. Il progetto sarà valutato, dai docenti dell'insegnamento, da 18 a 30 punti (coloro che hanno consegnato la relazione negli anni precedenti avranno riconvertito il voto in 30esimi). Il voto della relazione di progetto farà media con il voto delle altre due prove scritta ed orale. Prova scritta: è obbligatoria la prenotazione all’esame. La prova scritta consiste di 2 esercizi e 12 domande a risposta multipla. Gli esercizi verteranno sugli argomenti illustrati durante le esercitazioni, con risposte parziali di tipo numerico. Saranno considerate corrette le risposte all’interno di una tolleranza del 5% della risposta giusta. Le domande a risposta multipla verteranno sugli argomenti illustrati a lezione. Non è prevista penalizzazione nel caso di risposta errata. Tempo a disposizione: 2 ore La prova scritta si intende superata se si raggiunge la sufficienza in ciascuno degli esercizi e se si risponde correttamente ad almeno la metà delle domande di teoria. La prova scritta è valutata con punteggio da 18 a 30. Prova orale: Si accede all’orale con valutazione di almeno 18 della prova scritta. La prova orale è prevalentemente rivolta ad accertare un’adeguata conoscenza della teoria spiegata nel semestre. La prova orale potrà includere la discussione dello scritto, l’impostazione di un esercizio, domande di teoria e domande sulla relazione di progetto. L’esame si intende superato se la valutazione complessiva, pari alla media delle tre prove, è uguale o superiore a 18/30.

Possibili testi addizionali di approfondimento: - C. Rosso, F. Bruzzone, F. Ciliberti, Ruote Dentate - Progettazione e costruzione, libreriauniversitaria.it Edizioni. - R.C. Juvinall, K.M. Marshek, Fondamenti della progettazione dei componenti delle macchine, ETS Pisa. - J.E. Shugley, R.G. Budynas, J.K. Nisbett, Progetto e costruzione di macchine, Edizione italiana a cura di Dario Amodio e Gianni Santucci, McGraw-Hill Education, III ed. - J.A. Collins, Failure of materials in mechanical design, Ed. J. Wiley. - A. Gugliotta, Introduzione alla meccanica della frattura lineare elastica, Levrotto&Bella. - H.O. Fuchs, R.I. Stephens, Metal fatigue in engineering, Wiley. - D. Broek, Elementary engineering fracture mechanics, Martinus Nijhoff Publishers, IV ed. - S.T. Rolfe, J.M. Barsom, Fracture and fatigue control in structures, Prentice-Hall. - S. Timoshenko, S. Woinowsky-Krieger, Theory of paltes and shells, McGraw-Hill.

Conoscenze relative al comportamento dinamico di strutture, sistemi meccanici e macchine rotanti in regime stazionario o periodico e in fasi transitorie. Capacità di modellizzare ed analizzare il comportamento dinamico di strutture, sistemi meccanici e macchine rotanti, mediante strumenti analitici in grado di fornire una descrizione più o meno approssimata della realtà .

L'insegnamento si propone di fornire le conoscenze e le abilità per la modellazione matematica di sistemi meccanici nell'ambito delle applicazioni industriali, con particolare attenzione all'analisi dei fenomeni dinamici che si possono verificare negli organi di macchine.

1 – (lez. ed eserc. 14 ore) Vibrazioni di sistemi a un grado di libertà smorzati; risposta libera, risposta armonica con notazione complessa; trasmissibilità ; ingressi non periodici (gradino, impulso) e integrale di convoluzione; smorzamento isteretico e attrito coulombiano. 2 – (lez. ed eserc. 15 ore) Vibrazioni di sistemi a molti gradi di libertà con smorzamento viscoso proporzionale: equazioni del moto in forma matriciale; autoproblema; ortogonalità dei modi; analisi modale; risposta libera; funzioni di risposta in frequenza; assorbitore dinamico. 3 – (lez. ed eserc. 7 ore) Meccanica analitica: equazioni di Lagrange e applicazioni. 4 – (lez. ed eserc. 11 ore) Vibrazioni di sistemi continui: equazione delle onde (corda vibrante, vibrazioni longitudinali e torsionali di barre); vibrazioni flessionali delle travi (Eulero-Bernoulli); condizioni al bordo; operatori autoaggiunti; vibrazioni forzate dei sistemi continui. 5 – (lez. ed eserc. 6 ore) Metodi approssimati: quoziente di Rayleigh; metodo dell’energia. 6 – (lez. ed eserc. 6 ore) Dinamica dei rotori: rotore di Jeffcott; orbite di precessione; velocità critiche; influenza dell’elasticità dei supporti. 7 - (laboratorio 1 ora) Attività in laboratorio con l'ausilio di dimostratori didattici

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... L’esame consiste nello svolgimento di una prova scritta senza l'aiuto di appunti o libri ed è composto di tre parti: nella prima è richiesto di risolvere un esercizio simile a quelli sviluppati nell’ambito dell’insegnamento; nella seconda è indicato un argomento illustrato durante le lezioni e si richiede di rispondere ad una serie di domande sullo stesso; nella terza è richiesta l’applicazione di metodologie descritte durante le lezioni in un contesto applicativo differente. È oggetto di valutazione la capacità di descrivere quantitativamente il comportamento di sistemi dinamici, partendo dalla definizione del modello per arrivare alla sua analisi. In particolare, nella prima parte della prova sarà verificata la capacità di applicare le conoscenze, mentre nella seconda e nella terza saranno verificate le conoscenze acquisite, le abilità comunicative e la capacità di estendere gli strumenti forniti dai docenti ad ambiti non direttamente affrontati dagli stessi. Durante le lezioni è inoltre fornito un esempio di tema d’esame, con discussione in aula del relativo svolgimento e con indicazione degli errori più frequenti e di come questi sono valutati. La prova dura 90 minuti e consente di raggiungere la valutazione massima di 30/30 e lode. È ammesso l’uso della calcolatrice. Di norma pochi giorni dopo la prova scritta lo studente è convocato per ricevere informazioni sui criteri di correzione, verificare insieme ai docenti la correzione della sua prova scritta e la relativa formulazione del voto. In questa fase egli può chiedere delucidazioni agli esaminatori segnalando eventuali problemi di interpretazione dell’elaborato. Ulteriori dettagli sulle regole d’esame sono indicati nel portale della didattica alla pagina dell’insegnamento.

FASANA, MARCHESIELLO, Meccanica delle vibrazioni, CLUT VIGLIANI, Lectures on rotordynamics, CLUT VATTA, VIGLIANI, Il rotore di Jeffcott, CLUT MALVANO, VATTA, Dinamica delle macchine, Levrotto & Bella Dispense su specifici argomenti, esercizi, alcuni semplici codici in ambito MATLAB e altro materiale didattico sono forniti durante lo svolgimento dell’insegnamento e consultabili attraverso il portale della didattica.

Capacità di comprendere, interpretare e utilizzare i dati contabili e di bilancio Capacità di impostare completamente i problemi che portano alle principali decisioni strategiche (convenienza a produrre, volumi di produzione e crescita, make-or-buy). Capacità di comprendere e di utilizzare le principali metodiche di controllo di gestione (variances analysis di fatturato, margine e costi) Capacità di valutare la convenienza economica e la sostenibilità finanziaria di un investimento industriale.

Obiettivo dell’insegnamento è fare conoscere il sistema impresa analizzato da un punto di vista economico, giuridico, organizzativo e gestionale. L’insegnamento riguarda l’analisi delle metodiche di valutazione della gestione d'impresa e l'attitudine della stessa a creare valore economico per gli interlocutori della stessa. L'insegnamento attinge a diverse branche dell’economia per fornire allo studente strumenti per l’interpretazione dei fatti aziendali e quelli a supporto delle decisioni. I concetti economici, giuridici, contabili ed amministrativi o organizzativi sono quindi presentati in un’ottica strategica, come inquadramento dell’attività manageriale. Il sistema di bilancio e di contabilità ordinaria e industriale vengono presentati come strumenti per interpretare i fatti aziendali, mentre le nozioni base di economia fornite mirano a impostare correttamente le scelte strategiche aziendali.

Parte 1 – Il sistema impresa. Natura ed obiettivi 1. L’organizzazione delle risorse/fattori produttivi per la creazione di utilità economica. Funzioni e processi aziendali 2. Le possibili configurazioni societarie del sistema impresa 3. Il sistema fiscale italiano; cenni Parte 2 – Il sistema informativo d’impresa 1. Contabilità Generale 2. Bilancio d’esercizio 3. Analisi di bilancio 4. Contabilità industriale Parte 3 - Scelte strategiche e valutazione degli investimenti 1. Le relazioni costi, volumi, risultati. Le decisioni di breve e medio lungo termine 2. Valutazione degli investimenti: concetti propedeutici 3. Tecniche di valutazione degli investimenti. Programma dettagliato Prof.ssa Ragazzi Prima parte: L'impresa da un punto di vista economico, giuridico e organizzativo - L'impresa come snodo di flussi economici e finanziari - Schema del ciclo di produzione a partire dall'idea imprenditoriale - I fattori produttivi - Il profitto, il valore aggiunto e la valutazione della profittabilità dell'impresa - L'impresa da un punto di vista giuridico - I tipi di società - Nozioni di organizzazione aziendale - Le funzioni aziendali Seconda parte: contabilità e bilancio - I limiti informativi dei dati contabili - La contabilità ordinaria e la partita doppia - Le rettifiche e la chiusura del bilancio contabile - Concetti di contabilità industriale - Il bilancio civilistico - La riclassificazione del bilancio - L'analisi di bilancio attraverso indici - il ciclo operativo-monetario - Il prospetto dei flussi di cassa Terza parte: Economia manageriale - Le funzioni di costo, ricavo e profitto per le decisioni operative di breve periodo - Tecniche di valutazione degli investimenti industriali Tutti gli argomenti saranno accompagnati da esercitazioni in aula, che simuleranno casi aziendali. Alla fine del semestre verrà fornito agli studenti un programma dettagliato contenente tutti gli argomenti svolti, gli eventuali tipi di esercizi connessi e il materiale didattico di riferimento (cioè ufficiale per l'esame) e di supporto (cioè inteso come ausilio per lo studio). Programma dettagliato Prof. Guelfi Parte 1 – Il sistema impresa. Natura ed obiettivi 1.1. L’organizzazione delle risorse/fattori produttivi per la creazione di utilità economica. Funzioni e processi aziendali 1.2. Le possibili configurazioni societarie del sistema impresa 1.3. Il sistema fiscale italiano. Cenni Parte 2 – Contabilità Generale e Bilancio d’Esercizio 2.1. Contabilità Generale. Natura ed obiettivi 2.2. Tecnica della partita doppia e rilevazioni contabili d’esercizio 2.3. Tecnica della partita doppia, rilevazioni contabili di rettifica, determinazione dell’utile d’esercizio e chiusura dei conti 2.4. Il bilancio d’esercizio (civilistico). Stato Patrimoniale, conto economico e rendiconto finanziario, nota integrativa, relazione sulla gestione 2.5. Riclassificazione del bilancio d’esercizio e analisi per indici 2.6. La creazione di valore. La relazione rischio rendimento rispetto alla durata del vantaggio competitivo e le misure della creazione di valore Parte 3 – Contabilità Industriale e Direzionale 3.1. Contabilità Industriale. Natura ed obiettivi 3.2. Le configurazioni di costo. Variabili/fissi, diretti/indiretti, strategici/tattici, monetari/non monetari, etc. 3.3. Le relazioni costi, volumi, risultati. Le decisioni di breve e medio lungo termine 3.4. L’allocazione dei costi indiretti agli oggetti di costo. Activity-based costing 3.5. Il sistema di pianificazione strategica. Business Plan 3.6. Il sistema di controllo budgetario. Il ciclo di controllo e l’Analisi degli Scostamenti Parte 4 – Valutazione degli investimenti 4.1. Strategie d’impresa ed Investimenti. Natura ed obiettivi 4.2. Valutazione strategie ed investimenti. Concetti propedeutici: denaro, tempo e rischio. 4.3. Valutazione strategie ed investimenti. Dimensioni propedeutiche: flussi di cassa, costo del capitale, durata dell’orizzonte temporale, tasso di sviluppo 4.4. Tecniche di valutazione degli investimenti e delle strategie d’impresa. NPV, CVE, PBP, IRR, WAPI.

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

Prof.ssa Ragazzi Il testo principale dell'insegnamento è il libro: Ragazzi E. ed. (2021) Strumenti decisionali per l’impresa. Moncalieri: CNR-IRCrES. (Itinerari per l’alta formazione). Esso rappresenta una guida a studenti e professionisti che si trovino a dover capire come prendere correttamente decisioni che tocchino la dimensione economica dell’impresa. Il libro si articola in 3 volumi: Volume primo: L'impresa: cos'è? Visione economica, giuridica e organizzativa dell'impresa Volume secondo: Le informazioni per le decisioni: dalla contabilità ordinaria e industriale al bilancio contabile e d'esercizio Volume terzo: Economia manageriale: applicare la razionalità economica alle decisioni d'impresa. Il testo è scaricabile gratuitamente alla pagina http://www.ircres.cnr.it/index.php/it/produzione-scientifica/pubblicazioni1?id=370 È inoltre disponibile del materiale didattico integrativo. Per maggiori informazioni sull’utilizzo dei vari supporti alla didattica, gli studenti sono invitati a consultare il File di presentazione del corso presente nella cartella “Programmi�. Prof. Guelfi S. Guelfi, Il rendimento economico per l'impresa e gli azionisti, Egea Editore, 2019. Altri testi o parti di essi saranno indicati dal docente all’inizio del semestre e così anche per il restante materiale didattico.

Through the systematic application of the thermo-fluid-dynamics principles to energy systems and to their components, the module provides the students with the ability to: • design turbomachines, engines, and fluid-power systems • design engineering-plant solutions in relation to the specific application • tackle issues related to off design performance • tackle issues related to maintenance problems

Turbomachinery represents a strong topic in the background of a mechanical engineer and the constant attention devoted to the environmental related aspects is to be carefully considered. The subject hence aims at providing the students with the basic theoretical knowledge and with the practical skills needed to face problems related to the performance analysis and the optimal choice of either a thermal or a hydraulic device. The first part of the subject focuses on a quick review of the Thermodynamic and Fluid Mechanic principles, with specific reference to aspects that are mandatory for the analysis of fluid machines and energetic systems. Particular attention will also be devoted to the analysis of the design as well as the off-design performance of machines and to the design and off-design behaviour of power plants.

Syllabus of the course • Introduction to fluid machines. Review of the thermodynamics and fluid-dynamics applied to fluid machines. Velocity diagrams, Euler work equation (10.5 h). • Fundamentals of thermodynamics and chemistry of the combustion of fuel/air mixtures (7.5 h). • Blade cascade: velocity triangles, energy transfer in turbomachines, scaling and similitude, performance characteristics (design and off design) (21 h). • Steam turbine plants: single-stage impulse turbine, pressure compounding, blade shapes, velocity compounding. Steam turbine plant control (15 h). • Review on centrifugal and axial turbo-compressors: design and off-design operations (10.5 h). • Review on the hydraulic pumps: cavitation. Hydraulic turbines: Pelton wheel, Francis turbine and Kaplan turbine (12 h). • Turbo-gas plants: control techniques (10.5 h). • Volumetric machines: reciprocating compressor, vane compressor, Roots (13.5 h).

... The exam booking on the web portal, within the deadline, is mandatory. The exam is made up of a written test and of an oral test. The final mark is the mathematical average of the marks achieved for the written and the oral parts. Written test (duration: 2 h 30 min) The written test aims at evaluating the students’ competences in terms of formula application and problem solving. The students will be asked to solve two exercises featuring a difficulty level like that of the exercises proposed during the applied lectures. Each exercise sums up for 15 points out of 30. The following penalty scale will be adopted in marking the exam paper: • major conceptual mistake - 4/5 points • minor conceptual mistake – 2/3 points • calculation mistake – 1 point During the written test, the students are only allowed to use a scientific calculator, the paper steam Mollier chart, the saturation tables, and a formula sheet to be written on a A4 paper and to be prepared by the students. The use of notebooks, smart phones, cell phones or any other electronic device is strictly forbidden. Should any candidate use any un-authorized electronic devices (regardless of whether it is switched on or off, online, or offline), he/she will be immediately withdrawn from the exam. The candidate can withdraw from the written test at any time up to the hand-in time. Any candidate who is not satisfied with the written test result can withdraw from the exam. Oral test The oral test aims at verifying on a deeper basis the acquired theoretical and practical oriented knowledge. During the oral exam, the student will be required to prove his/her knowledge on the subject basics (definitions, demonstrations, equations) as well as to be able to deal with problems derived from practical applications. The oral test is mandatory and will deal with the topics dealt with within the lectures. The oral test can be accessed only provided that a minimum score of 15/30 is achieved in the written test. A failure in the oral test will lead to the exam failure.

The virtual classrooms and the notes from previous academic year will be made available on the web portal together with the course slides. The notes from the classes will be made progressively available of the Material tab of the course main page (Dropbox). The saturation tables for steam will be made available in the Material tab of the course main page. The texts for the applied lecture will be made available in the course material whereas the following book will have to be procured by the students and will serve for the exam preparation. • Applied lectures reference book - C. Dongiovanni, D. Misul, “Exercises on Thermal and Hydraulic Machines�, CLUT Eds, Torino. Bibliography The following books can be used as references to further deepen the course topics understanding. • M.J. Moran, H.N. Shapiro, “Fundamentals of Engineering Thermodynamics�, 5th ed., John Wiley & Sons. • S.L. Dixon, C.A. Hall, “Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery�, 6th ed., Butterworth-Heinemann, Elsevier. • Lecture Slides • S.A. Korpela, “Principles of Turbomachinery�, Wiley & Sons.

The primary objective of this subject is to provide students with an understanding of manufacturing tools and techniques for implementation of (computer-)integrated manufacturing systems. At the end of the semester, students will: - know the structure of flexible manufacturing systems; - know principles for setting automation levels and process integration in relation to production rates; - know the fundamentals of additive manufacturing; - be able to identify design features that make automation difficult; - be able to describe the basic concepts of numerical control; - be able to identify the basic programming methods used in manufacturing; - be able to compare various robot geometries and working parameters; - be able to effectively manage production flow within an industrial firm, moving pieces, lots, tools, transferring information and orders, monitoring the implementation of operations; - to be able to program the workload for all the centres of production and service included in a company, or better, in a production department; - to schedule the progress of the production job under operation, by verifying the coherence with the plans set be able to identify the most appropriate production technology according to the product requirements.

This subject deals with manufacturing systems and automated production systems. An overview of modern manufacturing systems and techniques used in manufacturing facilities is presented. The numerical control of machines is introduced, the design of (computer) Numerical Control (CNC) machine tools, such as turning and machining centers, is explained and fundamentals of CNC programming are discussed. Components related to automated production systems, i.e. industrial robots, as well as measurements and inspection principles are investigated. Basic concepts of manufacturing by means of additive techniques (formerly known as Rapid Prototyping) will be analyzed. The subject will also briefly examine unconventional machining such as Electrical Discharge Machining (EDM), electrochemical machining, chemical milling, ultrasound machining, electron beam machining and laser processing. Moreover, in order to have a comprehensive view of a manufacturing system, students will be guided to address some problems of industrial production management, mainly concerning medium-term programming and scheduling, through presentation of formal models from which the more widespread industrial procedures are derived.

Numerical Control of Machine Tools - Basic Concepts - Machine Tools Structure (Design Principles, Materials, Loads, Slideways) - Tools And Workpiece Management (Automatic Tool Changers, Tool Magazines, Tool Changing Methods, Tools Management, Automatic Pallet Changer) - Drives and Actuation System (Spindle Drives, Feed Drives, Ballscrews, Linear Motors) - Feedback Devices (Optical Encoders, Inductosyns, Resolver, Tachometer) - Machine Control Unit (Man Machine Interface, Numerical Control Kernel, Interpreter, Interpolator, Position Control, Programmable Logic Control, Adaptive Controls) - Applications Industrial robotics - Basic Concepts - Structures of Robotic Systems (Cartesian, Cylindrical, Polar, Jointed-Arm or articulated, SCARA and wrist configurations) - End Effectors (Grippers and tools) - Robot Control Systems - Sensor Technology (Internal and external sensors, Machine vision) - Applications Measurements and Inspection Principles - Basic Concepts - Inspection Techniques - Coordinate Measuring Machines (CMM) - Computer-Aided Inspection - Applications Introduction to Additive Manufacturing - Basic Concepts - Additive Manufacturing processes and basic principles of Design for Additive Manufacturing - Applications Non-conventional machining - Basic Concepts - Mechanical Processes: Ultrasonic Machining (UM), Abrasive-jet (AJM), Water-jet (WJM) and Abrasive Water-jet (AWJM) - Thermal Processes: Electrical-Discharge Machining (EDM – WEDM) and High-Energy-Beam Machining: Electron-beam (EBM), Plasma-arc cutting (PAC) and Laser (LBM) - Chemical Machining (CM) - Electrochemical Machining (ECM) - Applications Fundamentals of Manufacturing Systems - Introduction to Manufacturing Systems - Single-Station Manufacturing Cells - Automated Production Lines and Assembly Systems - Cellular Manufacturing - Flexible Manufacturing Systems Management of production systems - Introduction to industrial systems analysis - Production planning - Aggregate Production Planning - Master Production Planning - Material Requirement Planning (MRP) - Analysis of main scheduling methods - Just in Time (JIT)

Modalita di esame: Prova orale facoltativa; Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
Exam: Optional oral exam; Computer-based written test in class using POLITO platform;
... The aim of the final exam is to verify the student’s knowledge on modern integrated manufacturing systems. The final exam is basically an oral exam. The exam consists of 5 (five) open questions and covers all the material that was presented during lectures and seminars. Theoretical questions may include the request for drawing/sketches or solving simple problems. The exam starts with 1 (one) open question, that requires a written answer, about management of production systems topics; this first part of the oral exam accounts for 7/30. The second part of the exam consist of 4 (four) open questions about all the other topics; this second part of the exam accounts for 23/30. The final score of the exam is given by the sum of the scores obtained in each of the two parts.

PowerPoint slides presented during lectures and other teacher’s lecture notes uploaded on the Portale della Didattica. Groover, M. P. (2014). Automation, Production Systems, and Computer Integrated Manufacturing (4th ed.). Prentice Hall Groover, M. P. (2011). Fundamentals of modern manufacturing: materials, processes, and systems (4th ed.). Hoboken, NJ: J. Wiley & Sons Kalpakjian, S., & Schmid, S. R. (2008). Manufacturing processes for engineering materials (5th ed.). Upper Saddle River, N.J.: Pearson Education De Toni, A. F., Panizzolo, R., & Villa, A. (2013). Gestione della produzione. ISEDI. (an excerpt in English will be uploaded on the Portale della Didattica)

L’insegnamento parte da complementi di termodinamica e meccanica dei fluidi, esaminati e sottolineati dal punto di vista che più interessa nello studio delle macchine e dei sistemi energetici a fluido. Applicando con sistematicità i principi della termofluidodinamica-energetica ai sistemi di conversione dell’energia ed ai loro componenti, l’insegnamento presenta gli aspetti formativi necessari per consentire allo studente il progetto di massima e/o la scelta di una turbomacchina, di un motore a combustione interna e, più in generale, di un impianto motore oppure operatore, in relazione alla rispettiva utilizzazione. L’insegnamento fornisce non solo le nozioni per affrontare e risolvere autonomamente problematiche specifiche di progetto, di regolazione e controllo delle macchine e dei sistemi energetici, ma anche le conoscenze di base per studiare ed approfondire problematiche di macchine a fluido per impieghi più specialistici.

Le macchine a fluido, termiche o idrauliche, assolvono un ruolo fondamentale nei sistemi meccanici che coinvolgono il fluido come mezzo di trasmissione o per la conversione dell'energia. In questo contesto si inquadra l'insegnamento di Macchine a Fluido che analizza gli aspetti costruttivi, i principi di funzionamento e le prestazioni delle macchine sia dinamiche sia volumetriche. Più in dettaglio, viene discussa la scelta ottimale della macchina in ragione del sistema in cui essa deve essere integrata, il suo dimensionamento di massima e la stima delle sue prestazioni in condizioni di progetto e di 'fuori-progetto'. L'analisi del fuori-progetto, in particolare, ha un ruolo formativo fondamentale nella definizione della figura professionale di ingegneri impegnati nella valutazioni, gestione e controllo di tutti i sistemi energetici industrialmente impiegati. In particolare, saranno trattati gli impianti di turbine a vapore, a gas, a ciclo combinato gas-vapore, ed i relativi componenti dinamici, le macchine idrauliche con relativi impianti, le trasmissioni idrostatiche ed idrodinamiche, i motori alternativi a combustione interna.

Durante l'insegnamento verranno trattati seguenti argomenti: - Sintetici richiami delle Leggi di conservazione per processi reali in sistemi a fluido ed applicazioni ai motori termici e alle turbomacchine. Interazione entropica e legge di evoluzione dell’energia per sistemi chiusi e aperti; - Termodinamica della Combustione a volume costante, a pressione costante ed in regime stazionario; - Similitudine fluidodinamica e sue implicazioni nella scelta di una macchina; - Macchine dinamiche operatrici (Pompe, Compressori e Ventilatori) radiali ed assiali. Dimensionamento di massima di una macchina operatrice. Regolazione delle macchine dinamiche operatrici; - Compressori alternativi, rotativi a palette e Roots e loro regolazione; - Macchine dinamiche motrici (Turbine idrauliche ed a fluido compressibile). Dimensionamento di massima e regolazione; - Impianti di produzione energia elettrica (idraulici, a vapore e a gas). Analisi delle prestazioni in condizioni di progetto e fuori progetto; - Impianti cogenerativi per la produzione di energia elettrica e di calore sia a gas che a vapore. Analisi delle prestazioni in condizioni di fuori progetto; - Impianti combinati gas-vapore. Analisi delle condizioni di progetto; - Motori alternativi a combustione interna.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato grafico prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group graphic design project;
... Modalità di esame: prova scritta (in aula); prova orale obbligatoria a descrizione del docente. Risultati di apprendimento attesi. L'esame è teso a verificare la capacità dello studente nel valutare le prestazioni di una macchina a fluido o di un impianto motore sia in condizioni di progetto sia di fuori progetto. In particolare, si accerteranno la: - conoscenza del principio di funzionamento di macchine dinamiche e volumetriche sia di tipo operatore che motore; - conoscenza dell'interazione macchina-impianto sia in fase di progetto che in condizioni di fuori-progetto; - conoscenza delle prestazioni di un impianto motore sia in progetto che in fuori-progetto. Criteri, regole e procedure per l'esame. L’esame consiste in una prova scritta ed una prova orale. Prova scritta (140 minuti): Consiste nello svolgimento di due esercizi numerici su impianti o macchine a fluido relativi ad argomenti svolti durante l’insegnamento. Particolare attenzione viene riposta nell'analisi delle condizioni di funzionamento della macchina/impianto in condizioni di fuori-progetto. I due esercizi hanno peso identico (15/30) nella valutazione finale dello scritto. Materiale consentito durante la prova scritta. Oltre alla calcolatrice, al diagramma di Mollier per il vapor d'acqua (formato cartaceo o tavelle) e alle tabelle della curva limite per il vapor d'acqua. L'esame si intende iniziato quando il candidato consegna l'elaborato al termine della prova scritta. L'esame scritto viene considerato superato, consentendo l'accesso alla successiva prova orale, solo se il voto ottenuto è almeno pari a 15/30. Prova orale è a discrezione del docente e, quando richiesta, ha carattere obbligatorio: consiste in una possibile discussione della prova scritta e nel rispondere a domande su argomenti di teoria trattati a lezione. La durata è variabile in base alle conoscenze dello studente. Valutazione Finale. Il voto dell'esame è determinato dalla media algebrica dei risultati conseguiti nella prova scritta e nella prova orale. Limitatamente agli studenti iscritti all'anno accademico in corso, lo studente potrà aumentare fino a quattro punti la valutazione finale dell'esame. Tale bonus potrà essere usufruito solo nel caso in cui: a) la media dell'esame, scritto-orale, sia superiore a 18/30; b) lo studente sia iscritto all'anno accademico in corso; c) lo studente abbia svolto le attività indicate e consegnato la dovuta relaziona nei tempi previsti. Studenti di anni accademici precedenti, anche qualora seguano il corso di Macchine a Fluido per la prima volta, non potranno usufruire del bonus su indicato. Inoltre, il bonus ottenuto potrà essere usufruito solo nell'anno di prima iscrizione al corso.

a) Testi di riferimento: - dispense messe a disposizione dal docente relative agli argomenti del corso. - A.E. Catania, Complementi di Macchine, Ed. Levrotto & Bella, Torino, 1979. - A.E. Catania, Turbocompressori, ACSV (Appunti dai Corsi Seminariali di Vercelli), Ed. CGVCU (Comitato per la Gestione in Vercelli dei Corsi Universitari), 1990. - A.E. Catania, Compressori volumetrici, ACSV, Ed. CGVCU, 1991. - A.E. Catania, Turbine idrauliche, ACSV, Ed. CGVCU, 1992. - S. L. Dixon, C. Hall, Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, Butterworth-Heinemann - C. Dongiovanni, D. Misul, Esercizi di Macchine, Ed. Clut, Torino, 2016 - A. Ferrari “Fondamenti di Termofluidodinamica per le Macchine�, De Agostini, 2020 - A. Mittica, Turbomacchine idrauliche operatrici, ACV, Ed. CGVCU, 1994. b) Testi consigliati per l'approfondimento Appunti disponibili presso il Centro Stampa del Politecnico di Torino: - G. Ferrari, Motori a combustione interna, Il Capitello, 1995. - G. Lozza, Turbine a gas e cicli combinati, Progetto Leonardo, 2007.

Foreword: Machine Design engineers/analysts are typically tasked with designing structural and mechanical components of machines (bolted connections, transmissions, bearings, shafts, couplings, springs, etc.) and the assembled systems which these components are part of. At the threshold professional level the Machine Design engineers/analysts must be able to analyse an existing machine component or design modification to meet given requirements: they apply methods and use existing software according to given specifications and under the supervision of a senior engineer. At the standard professional level the Machine Design engineers/analysts must be able to produce new designs for machine components or systems to meet specified requirements: they choose the appropriate analytical or numerical methods and use them under their own responsibility. As a consequence this Subject Module aims at competences at the threshold level through the study of a selection of representative and complementary classes of problems each requiring a specific treatment (Contents 1 to 5), and introduces students to the standard level by exposure to a semester-long Technical Project where an assembled machine is examined and design alternatives are proposed and compared. In order to develop the required competences applicable to any type of mechanical structure or machine, students are required, by the end of this subject module, to show achievement of the following main points of knowledge: - know the theory, and the experimental evidence in support, which underpin the mathematical models of mechanical components - identify the critical weak points for strength, according to all possible failure mechanisms, evaluate uncertainties and apply the appropriate safety coefficients, assess whether the stresses are admissible - analyse an existing machine component to check whether it meets given requirements - identify the governing parameters in a component design, define the shape and size of machine components, know how to introduce appropriate design modifications to improve strength and life or to upgrade specifications; this may extend, in some selected cases, to propose new designs for machine components or systems while taking full responsibility to that - analyze the mechanical performance of interacting components assembled in a machine, i.e. kinematics, exchanged loads and stresses by means of analytical methods and modelling techniques, whether analytical or numerical - identify among technical solutions compatible with the state-of-art of the availble technologies a suitable architecture and/or mechanism to convert and transmit energy to be exploited in the design operation - know their theoretical background of the relevant standards, codes and regulations which are used in the field and skills: - correctly read the mechanical drawing of a machine or its subsystem, identify parts and their assembly, understand constraints taking account of mechanical and thermal stress conditions, functional requirements, material strength - be able to propose more ways to assemble components into a mechanical system to achieve the same function - be able to apply the theory and the mathematical models to component and machine designs - indentify which data are needed to a design, and where they can be found - deploy the appropriate reasoning to approve a design, and be able to take a responsible decision based on evidence - know how theoretical or numerical predictions or models can be checked with appropriate experimental tests - be able to present, in both oral and written forms, a clear and well-structured set of relevant considerations on design assumptions and results - be able to read, understand and comment technical material from books, manuals and any other source.

Machine Design prepares engineering students to design and identify how a system consisting of fixed and moving parts ? the so?called ?machine? ? can convert and transmit the energy in the best way to be suited for a specific application. By the end of the semester the student will be able to deal with functional requirements and design specifications, to use a variety of existing mechanical components and devices and their most appropriate domain of application, to determine the shape and size of the machine components and to predict their strength and life, to choose the materials best suited for the application, to take into account up-to-date standards or codes of practice and technological constraints, to employ some suitable analytical models and numerical tools, to deploy the whole design process, and to be able to take a responsible decision based on the best current practice.

1 ? The design process: methods, goals, activities. Needs, requirements, constraints, innovation targets. Tools and examples of design of systems and machines. Outlines of related standards. Concept, synthesis, verification and validation. Safety and reliability. Functional, operational and architectural requirements. Role of standards, best practices and modelling activity in design. Example of deployment of the whole design process (3 hrs., lecture; application to the subject of the Technical Project, 1.5 hrs. tutorials) 2 ? Fundamentals of machine design: Review of applied criteria for static strength of isotropic materials (reading material provided; tutorial 3 hrs) 3 ? Design against failure: fatigue and fracture (lectures 9 hrs, tutorials 9 hrs): - Overview of fatigue problems (reading and self instruction, material provided) - Stress-life fatigue: basic material properties, specimen testing and specimen fatigue (ref. to FKM standards) - Stress-life fatigue: component fatigue, finite and infinite life (ref. to FKM standards) - Stress-life fatigue: thermal effects and thermomechanical fatigue behaviour, relation with creep and other effects - Crack propagation: linear fracture mechanics, basics, applications, Paris law - Tutorials: use of the main fatigue diagrams; application of FKM standards; notch effect; application to the Technical project; fracture mechanics: computation of crack propagation and path. 4 ? Design of assemblies: supports and bearings (lectures 9 hrs, tutorials 9 hrs): - Contact mechanics and damage (reading and self instruction, material provided) - Rolling bearings: static loading, fatigue conditions - Design of bearing assemblies, main solutions for bearing arrangements - Tutorials: application of Hertz theory on a selection of contact cases; angular contact bearings, preload diagram; load-life rating of the bearings for the Technical Project; bearing assemblies and related problems 5 ? Design of power transmission: gears (lectures 9 hrs, tutorials 10 hrs): - Summary of motion transmission, tooth shape (reading and self instruction, material provided) - Spur and helical gears with parallel axes: kinematics, geometry, forces - Cutting techniques and profile displacement - Criteria for strength assessment of gears: fatigue, hertz contact, wear, scuffing - Tutorials: geometry and kinematics of gears, spur gears profile shift, design of the gears of the Technical Project 6 ? Design of joining systems: bolted connections (lectures 6 hrs, tutorials 6 hrs): - Threaded fasteners and connections (reading and self instruction, material provided) - Prestressed single bolt connections (non gasketed) - Refinements and special problems - Elements of gasketed bolted connections - Tutorial: selection of overview exercises - Tutorials: application to a hydraulic piston or to a tie-rod connection 7 ? Advanced topics: overview of some widely-used technologies based on the electromechanical energy conversion and multiphysics modelling in designing systems and machines. Adaptive systems. Role of the product scale. Special, functional and new materials. Examples and current applications. (Seminar lecture 1,5 hrs.) 8 ? Seminars, visits, unplanned teaching and student support (lectures 2 hrs, tutorials 3 hrs).

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;
Exam: Written test; Compulsory oral exam;
... Achieved learning outcomes will be assessed by means of a final exam. This is based on an analytical assessment of student achievement of the ?expected learning outcomes? described above. In order to properly assess such achievement, the examination is composed of different sections: a) Written session, day 1: -) a test, duration 2 hrs, closed books, composed of three questions, two on chapters or sections of the lectures to assess knowledge, one problem to assess problem solving skills; each question scores max 8 points. To be eligible to attend the oral exam the student must score in the written test a minimum total of 12 points with a minimum of 4 (50%) points for each question. b) The oral session, day 2, consists of: -) a review of the written output, in which examiners inform the student on grading criteria, and receive any student appeal supported by appropriate explanations; -) a technical conversation with the lecturer to bring out the ability to deal responsibly with a mechanical design problem identifying an appropriate application of acquired knowledge (max additional 4 points) -) a discussion with the tutor, to whom the student will submit the full set of tutorial reports; the tutor will investigate the effective personal achievement of skills and know how based on contents of reports (max additional 4 points)

Lectures: the subject is fully treated in the slides provided by the teacher. Reference textbooks of international standing are suggested (some herein at the end). Some additional slides cover several topics belonging the required background of students (mainly fundamentals of strength of materials and of machine design) Tutorials: texts of problems, datasheets of materials, extracts or abstracts of standards and handbooks will be provided by the tutor. All lecture materials will be made available on the subject website before the lecture. Students should either download or print the files before the lecture and use the copy to facilitate taking notes. Selection of references (just suggested readings): ? P.R.N. Childs, Mechanical design engineering handbook, Elsevier, 2014. ? R.C. Juvinall, K.M. Marshek, Fundamentals of machine component design, John Wiley & Sons, 2011 ? R. Budynas, Shigley?s mechanical engineering design, McGraw Hill, 2014. ? R.Stephens,A.Fatemi,R.Stephens,H.Fuchs, Metal fatigue in engineering, Wiley,2000. ? N. Recho, Fracture mechanics and crack growth, ISTE Wiley, 2012. ? S.S.Manson, Fatigue and durability of metals at high temperatures,ASM, 2009. ? V.Popov, Contact mechanics and friction, Springer, 2010. ? F.Litvin, Gear geometry and applied theory, Cambridge University Press, 2004. ? T. Harris, M. Kotzaias, Rolling bearing analysis ? Essential concepts of bearing technology, CRC,2006. ? J. Bickford, Introduction to the design and behavior of bolted joints, CRC Press, 2007 ? J.E.Carryer, Introduction to mechatronic design, Pearson, 2010. Assessment and grading criteria

Conoscenze di termodinamica e di teoria delle trasformazioni allo stato solido. Conoscenza dei principi fondamentali delle proprietà meccaniche, in presenza di corrosione, termiche, elettriche e magnetiche dei materiali metallici. Conoscenza delle principali tecnologie di fabbricazione e di trasformazione degli acciai e di altri materiali metallici. Conoscenze specifiche concernenti le categorie di materiali metallici di maggiore rilievo impiegati nell'industria meccanica.

L’insegnamento si propone di fornire conoscenze inerenti ai materiali metallici ed alla loro applicazione nell'industria meccanica più avanzate e complementari rispetto a quelle fornite negli insegnamenti di primo livello degli atenei italiani, in particolare nell'insegnamento di Scienza e tecnologia dei materiali/Tecnologia dei materiali metallici di questo ateneo. Queste conoscenze sono fondamentali nella professione dell’ingegnere meccanico. L'insegnamento pone particolare enfasi sulla comprensione dell’interdipendenza tra la scelta di un materiale metallico e la progettazione del suo ciclo di lavorazione. Poiché la scelta e la progettazione sono in ultima analisi condizionate dalle proprietà desiderate in opera, vengono trattati in particolare i seguenti aspetti inerenti ai materiali metallici e le loro reciproche correlazioni: 1) principi di metallurgia fisica e di termodinamica; 2) processi di fabbricazione e di trattamento termico e meccanico; 3) strutture, microstrutture e loro proprietà ; 4) prestazioni in opera (principalmente meccaniche ma anche elettromagnetiche, termiche ed in presenza di corrosione).

Programma del corso 1 Tecnologie di produzione dell'acciaio: altoforno, convertitore, riduzione diretta, siderurgia senza emissione di anidride carbonica, acciaieria elettrica, elaborazione dell'acciaio liquido, colata continua, laminazione a caldo. Fasi e trasformazioni allo stato solido negli acciai (richiami): il diagramma di stato ferro-carbonio; trasformazioni dell'austenite in ferrite, perlite, martensite e bainite ed effetti degli elementi di lega. Introduzione ai trattamenti termici degli acciai: ricottura subcritica, ricottura ipercritica (e normalizzazione), ricottura di sferoidizzazione, tempra e rinvenimento. La transizione duttile-fragile negli acciai ferritici. Meccanismi microscopici di frattura (clivaggio, frattura intergranulare, frattura duttile). Saldatura e saldabilità degli acciai. Acciai a basso tenore di carbonio: prodotti laminati a caldo o a freddo; acciai HSLA; acciai per imbutitura profonda; acciai altoresistenziali DP, TRIP e Q&P; acciai martensitici. Zincatura a caldo degli acciai. Acciai a medio tenore di carbonio: acciai per bonifica, temprabilità , aspetti termofisici e meccanici durante la tempra, applicazioni; acciai microlegati (ferritici-perlitici); acciai bainitici. Trattamenti termici e termochimici superficiali degli acciai (tempra a induzione, cementazione, nitrurazione). Acciai perlitici per rotaie e per funi. Acciai per utensili: ruolo dei carburi; cicli di lavorazione e trattamento termico; classi principali (per stampi per lavorazioni a freddo, per stampi per lavorazioni a caldo, rapidi). Acciai per cuscinetti. Principi di corrosione. Acciai inossidabili austenitici, ferritici, martensitici e duplex: composizioni e proprietà ; effetti degli elementi di lega; formazione ed effetti delle seconde fasi; trattamenti termici. Fenomeni di scorrimento viscoso e di corrosione a secco e leghe per applicazioni ad alta temperatura (acciai, acciai inossidabili, superleghe). Proprietà magnetiche dei materiali metallici e materiali per applicazioni magnetiche: acciai dolci per lamierini magnetici, leghe dure per magneti permanenti. Ghise: colabilità , effetti degli elementi di lega, classificazione. Ghise grigie: elaborazione del metallo liquido, forma della grafite , trattamenti termici, microstrutture e proprietà . Leghe di alluminio: caratteristiche generali, rafforzamento per precipitazione, leghe per deformazione plastica (serie 2000, 5000, 6000 e 7000), resistenza alla corrosione. Leghe di alluminio per fonderia. Rame e sue leghe: proprietà , rame non legato per usi elettrici e termici, ottoni e bronzi (cenni). Leghe di magnesio (cenni). Esercitazioni di laboratorio: metallografia ottica ed elettronica; prova Jominy; frattografia elettronica. Programma del corso 2 MECCANICA DELLE DISLOCAZIONI NEI CRISTALLI METALLICI. Campi tensionali ed energia delle dislocazioni. Forze d'interazione. Sistemi di scorrimento nei cristalli CCC, CFC ed EC. Legge di Schmid. Tensione critica risolta nel sistema di scorrimento CRSS., confronto fra i metalli. Metalli monocristallini e policristallini, legge di Taylor. RAFFORZAMENTO PER INCRUDIMENTO. Foreste di dislocazioni, organizzazione in celle. Ricottura di distensione. Recovery, ricristallizzazione, crescita del grano. Esempi tecnologici dell'incrudimento: lamine in leghe di Al-Mg, fili in acciai al carbonio ed acciai inossidabili. RAFFORZAMENTO PER SOLUZIONE SOLIDA. Interazione solvente-soluto. Atmosfere di Cottrell, fenomeno dello snervamento. Invecchiamento per deformazione, invecchiamento dinamico ed effetto Portevin-Le Chatelier. Esempi applicativi: leghe di Al-Mn e Al-Mg, acciai dolci da stampaggio e strutturali. RAFFORZAMENTO PER PRECIPITAZIONE. Meccanica dei materiali multifase. Caratteristiche cristallografiche dei precipitati. Scelta dei sistemi solvente-soluto, poi solubilizzazione, tempra, invecchiamento. Evoluzione dei precipitati e fattori che ostacolano il passaggio delle dislocazioni. Taglio o aggiramento dei precipitati: leggi di Friedel e di Orowan. Panoramica delle leghe di alluminio rafforzate per precipitazione. Cenni sugli acciai microlegati, acciai Maraging ed acciai inossidabili indurenti per precipitazione. RAFFORZAMENTO PER BORDO DI GRANO. Derivazione della legge di Hall-Petch in base alla Meccanica delle Dislocazioni. Comportamento meccanico a cristalli estremamente piccoli. RAFFORZAMENTO PER TRASFORMAZIONE MARTENSITICA. Legge di Koistinen e Marburger. Morfologie e rafforzamento della Lath Martensite e della Plate Martensite. Effetto del C ed elementi leganti. Rinvenimento della martensite. I cinque stadi del rinvenimento. Fasi e caratteristiche meccaniche. VARIAZIONI DIMENSIONALI, DISTORSIONI E CRICCHE DURANTE I TRATTAMENTI TERMICI. Deformazioni termiche e per trasformazione di fase. Densità delle fasi nei sistemi ferrosi. Tensioni residue durante il trattamento di tempra martensitica. Confronto fra acciai al C ed acciai legati. Cricche di tempra: effetti della trasformazione di fase e della geometria dei componenti. Tempre isotermiche. Contromisure per evitare le cricche di tempra. Stima empirica del rischio di cricche di tempra. ACCIAI PER MOLLE. Caratteristiche d'impiego e resistenza a fatica. Acciai per molle non legati, patentati e trafilati a freddo. Effetto delle dimensioni dei fili sulle caratteristiche meccaniche. Acciai al C e legati da bonifica per molle. Qualità superficiale e caratteristiche meccaniche. ACCIAI PER RUOTE DENTATE. Caratteristiche di esercizio, fatica a flessione e fatica di contatto. Gradi di qualità delle norme ISO. Danneggiamento per pitting e micropitting, contromisure. Acciai da bonifica per ruote dentate. Tensioni residue e incrudimento superficiale. Legge di Morrow. Prescrizioni qualitative della norma ISO 6336-5. Il ruolo delle inclusioni. Acciai per tempra superficiale per ruote dentate. Acciai da cementazione per ruote dentate. Trattamenti termici e loro varianti. Problemi di austenite residua e distorsioni. Acciai da nitrurazione per ruote dentate. Confronto fra cementazione e nitrurazione. Vantaggi applicativi. FISICA DELLA SOLIDIFICAZIONE DEI CRISTALLI METALLICI. Disomogeneità composizionali nella solidificazione di leghe metalliche. Crescita dendritica dei cristalli. Microstruttura dei getti. Ritiro di solidificazione. DIFETTI NEI GETTI. Porosità da ritiro. Porosità da idrogeno e aria intrappolata. Film di ossido, strappi a caldo, difetti superficiali. PROPRIETÀ MECCANICHE DEI GETTI. Sviluppo del danno microstrutturale in plasticità . Parametri stereologici: diametro equivalente, fattore di forma, DAS. Microstruttura e proprietà meccaniche di leghe multifase da getto. Approccio di Weibull alle caratteristiche meccaniche. Resistenza a fatica dei getti. Teoria di Murakami. LEGHE DI ALLUMINIO DA FONDERIA. Effetto del Si. Struttura di solidificazione. Inoculazione, eutettico modificato. Leghe binarie Al-Si: composizione, proprietà d'impiego, applicazioni. Leghe Al-Si-Mg: composizione, proprietà d'impiego, applicazioni. Leghe Al-Si-Cu: composizione, proprietà d'impiego, applicazioni. ACCIAI STRUTTURALI PER CARPENTERIA METALLICA. Meccanismi di rafforzamento applicabili. Resistenza degli acciai strutturali. Tenacità e resilienza. Saldabilità . Condizioni di applicazione ed esempi applicativi.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
Exam: Written test; Computer-based written test in class using POLITO platform;
... Criteri, regole e procedure per l'esame del corso 1 Prova scritta in aula tramite PC, con l'utilizzo della piattaforma di ateneo, di durata 1 ora, costituita da 10 domande aperte brevi, valutate fino a 2 punti ciascuna, ed un tema, valutato fino a 10 punti, per un totale di 30 punti. L'esame è rivolto ad accertare la conoscenza e la comprensione di tutti gli argomenti trattati nel semestre e delle loro interrelazioni. Tutte le risposte saranno valutate in base alla correttezza (rispetto allo stato dell'arte) e alla completezza (rispetto agli argomenti trattati durante il corso). Durante l'esame non possono essere usati testi, dispense, formulari, appunti e dispositivi elettronici. Criteri, regole e procedure per l'esame del corso 2 Prova scritta in aula di durata 2 ore, costituita da 3 domande aperte, ciascuna valutata fino a 10 punti. L'esame è rivolto ad accertare la conoscenza e la comprensione di tutti gli argomenti trattati nel corso e delle loro interrelazioni. Durante l'esame non possono essere usati testi, dispense, formulari, appunti e dispositivi elettronici.

L'apprendimento è basato principalmente sulle dispense distribuite dai docenti e sugli appunti delle lezioni. I seguenti testi sono consigliati per consultazione per il corso 1: A. Cigada, T. Pastore, "Struttura e proprietà dei materiali metallici", McGraw-Hill M.V. Boniardi, A. Casaroli, "Metallurgia degli acciai", parti 1 e 2 G. Krauss, "Steels, Processing, Structure, and Performance", 2nd ed., ASM International F.C. Campbell, "Elements of Metallurgy and Engineering Alloys", ASM International I seguenti testi sono consigliati per consultazione per il corso 2: W. Nicodemi: “Metallurgia. Principi generali�, Zanichelli, 2007 W. Nicodemi: “Acciai e leghe non ferrose�, Zanichelli, 2008 ASM Handbook vol.1: "Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys", 1990 ASM Handbook vol.2: "Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials", 1990 ASM Handbook vol.2A: "Aluminum Science and Technology", 2018 ASM Handbook vol.2B: "Properties and Selection of Aluminum Alloys", 2019 ASM Handbook vol.4D: "Heat Treating of Irons and Steels", 2014 ASM Handbook vol.15: "Casting", 2008 Jan Polmear et al.: "Light Alloys, Metallurgy of the Light Metals", Elsevier, 2017 G. Dieter: “Mechanical Metallurgy�, McGraw-Hill, 1988 R. Abbaschian, R, Reed-Hill: “Physical Metallurgy Principles�, Cengage Learning, 2008.

Knowledge of thermodynamics and theory of solid-state transformations. Knowledge of the fundamental principles of mechanical properties, in the presence of corrosion, thermal, electrical and magnetic of metallic materials. Knowledge of the main technologies of production, manufacture and transformation of steels and other metallic materials. Specific knowledge concerning the following categories of materials: high strength weldable steels, cast irons, stainless steels, tool steels, aluminum alloys, titanium alloys, others. The students acquire the ability to understand and know the problem concerning the engineering materials choose for the different fields of applications, with a critical approach.

The subject aims to provide more advanced and complementary knowledge related to metallic materials and their application in the mechanical industry than those provided in the first level courses of Italian universities. In particular, in the teaching of Science and technology of materials / Technology of metallic materials of this University. These are fundamental knowledges in the profession of a mechanical engineer. The teaching places particular emphasis on the understanding of the interdependence between the choice of a metallic material and the design of its working cycle: choice and design are conditioned by the desired and requested properties in working conditions; therefore, the following inherent aspects are dealt with, in particular concerning the metallic materials, together with the reciprocal correlations: 1) Principles of physical metallurgy and thermodynamics; 2) Manufacturing, heat treatment and mechanical processes; 3) Structures, microstructures and their properties; 4) Performance on site (mainly mechanical but also electromagnetic, thermal and in the presence of corrosion).

Powder metallurgy technology. Powders (types and properties), compacting pressing (materials classes, types of dies, methods), sintering (furnaces, atmospheres, operating conditions, mechanism) post-treatments, products. Corrosion. Anodic and cathodic behavior. Oxygen, temperature and solution concentration influences. The different types of corrosion. Galvanic corrosion coupling different materials or in case of different phases. Active and passive behavior of stainless steels. Protection methods of metallic materials. Stainless steels. Schaeffler and De Long diagram. Stainless steels classes and designation. Heat treatment, welding, deformability and tool work-ability. Surface finishing. Sanification. Metallic ions release. Tool steels. Cold and hot working classes. Heat treatment and tempering parameters. High speed steels. Deep drawing steels and aluminum alloys for "Body in White" car components. Surface coating technologies and materials. Titanium alloys. Grades, alloying elements, phase diagrams, properties, heat treatments, influence of microstructure. Applications and products. Metallic materials microstructure and failure analysis: fracture modes and morphologies. Overview of cellular materials, applications. Metal foams with open and closed cells. Elastic and plastic compression behavior, density effect. Absorption of energy during the impact.

... Written exam with a duration time of indicatively 75 minutes and maximum mark of 30/30 with laude; it consists of 7-8 open or multiple response questions on all the topics covered during the semester, each evaluated from 2 to 6 points, according to the difficulty. The exam will test the knowledge of the students about: - Principles of physical metallurgy and thermodynamics; - Manufacturing, heat treatment and mechanical processes; - Structures, microstructures and their properties; - Performance on site (mainly mechanical but also electromagnetic, thermal and in the presence of corrosion). During the exam texts, handouts, forms, notes, electronic devices of any kind and internet connection cannot be used. After tests correction, all students can achieve information on their exam evaluation from the professors in a proposed meeting after around 1 week from date of the written exam.

Lecture notes, Texts, uploaded on the Portale della Didattica G. Krauss, "Steels, Processing, Structure, and Performance", 2nd ed., ASM International F.C. Campbell, "Elements of Metallurgy and Engineering Alloys", ASM International H. Bhadeshia ed H. Honeycombe, "Steels: Microstructure and Properties", Butterworth-Heinemann ASM Metals Handbook X Ed.

Knowledge related to the dynamic behaviour of structures, mechanical systems and rotating machines in steady state, periodic and transient motion. Capability of modelling and analysing the dynamic behaviour of structures, mechanical systems and rotating machines with the analytical methods provided during the semester.

The subject is addressed at providing the knowledge and capabilities for mathematical modelling of mechanical systems within industrial applications, focusing on the analysis of dynamic phenomena that may occur in machines.

• Vibrations of damped single degree of freedom systems; free response; harmonic response (approach based on complex numbers); transmissibility; non-periodic input (step, impulse); convolution integral (theory and tutorials: 12 h.) • vibrations of multi-dof systems with proportional viscous damping: equation of motion (matrix form), eigenvalues and eigenvectors, orthogonality of modes, modal analysis, free response, frequency response functions, dynamic absorber (theory and tutorials: 14 h.) • elements of analytical dynamics: principle of virtual work, Hamilton’s principle, Lagrange’s equations (theory and tutorials: 10 h.) • vibrations of continuous systems (distributed parameters): wave equation (transverse oscillations of strings, axial and torsional oscillations of beams), bending vibrations of beams (Euler-Bernoulli) (theory and tutorials: 9 h.) • approximate methods: equation of energy, Rayleigh quotient (theory and tutorials: 6 h.) • dynamics of rotors: Jeffcott’s rotor, stability analysis, Campbell’s diagrams, whirl trajectories, critical speeds, influence of bearing flexibility and damping (theory and tutorials: 9 h.).

... Assessment Achieved learning outcomes will be assessed by means of a final exam. This is based on an analytical assessment of student achievement of the “expected learning outcomes� described above. In order to properly assess such achievement, the examination consists of a written test only, lasting 1 h and 30 min indicatively, with closed book and composed of three questions: the first is an exercise similar to those proposed during the tutorial; the second is focused on one of the topics seen during the lectures; with the third the students are required to apply the methodologies explained in the subject to some new application or machine. The exam aims at evaluating the ability of the students to model the dynamic behavior of mechanical systems, starting from the model definition and ending with the system analysis. In particular, the first part of the test assesses the ability to apply knowledge, while the second and third parts aim at assessing knowledge, communication skills and ability to use tools and method taught in the lectures for solving problems not directly proposed in the class hours. Grading criteria The maximum obtainable mark is 30/30 with merit (cum laude). Each answer to the three questions usually is evaluated from 0 to a maximum of 10 or 11 points, for a total of 32 available points. During the semester, students are given an example of the final test, with discussion of the solution and hints on common errors and evaluation criteria. A few days after the written test, students are summoned for a review of the written output, in which examiners inform the students on grading criteria, and receive any student appeal supported by appropriate explanations. Computers, mobiles, electronic devices and any printed documentation are not allowed.

Suggested readings: Meirovitch L., Fundamentals of Vibrations, Mc Graw Hill Vigliani A., Lectures on Rotordynamics, Clut Lectures notes on specific topics, exercises and other material are available on the subject page. Tutorials: texts of problems and Matlab codes are provided on the subject website before the lectures. Students should either download or print the files before the lecture

The student will be able to solve also complex problems concerning automation by simplification of the problem in single phases and translate this in a program to implement in a programmable logic controller (PLC).

The subject is aimed at providing the knowledge of different automation systems currently used in industry and provides the base for the design and programming of such systems. The teaching objectives can be listed here below: o programming PLC o learn the basis of discrete and continuous control o know the principle of operation of the main industrial devices used in automation

The lessons will be delivered according to the following modules. 1) Introduction to automation 2) Automation devices 3) Logical algebra 4) Programmable Logic Controllers 5) PLC: working principles and programming 6) Design techniques of automatic discrete control systems 7) SFC language 8) Continuous control systems 9) Fuzzy control systems 10) Digital acquisition systems

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... The exam will verify the knowledge of the student on the theoretical topics encountered in lessons and the ability in solving exercises. Open or multiple answers questions will be proposed, together with exercises during a written exam of 2 hours duration. The exam is intended to verify the learning outcomes of the course, which are essentially the capacity to program in ladder language a PLC in order to be able to operate in real problems. During the exam it is not allowed to consult books or other support material. The calculator is needed. No oral examinations are scheduled. The maximum score of the written examination is 30. This score will be summed with the score of the report about the programming group activities carried out in classroom (min -3 points, max +3 points).

V.Viktorov, F.Colombo, "Automation of mechanical systems: a base course", CLUT.

Knowledge related to the dynamic behaviour of motor vehicles and of chassis subsystems such as suspension, steering and braking devices. Capability of modelling and analysing the behaviour of road vehicles with the analytical and numerical methods and simulation softwares provided during the semester.

The subject is addressed at providing the knowledge and capabilities for mathematical and dynamic modelling of passenger vehicles and main automotive systems.

• Tyre dynamics: slip and slip angle, longitudinal and side forces, transient behaviour, Pacejka magic formula • Longitudinal dynamics - driving: power required for motion, maximum slope, acceleration and speed. Transmissions for ICE: manual and non-manual transmissions (AMT, DCT, AT). Differentials. • Longitudinal dynamics - braking: ideal and real braking distribution, efficiency, main components of braking systems, ABS. Regenerative braking. • Lateral dynamics: single track model, kinematic and dynamic equations. Vehicle directional behaviour and stability. Analysis of steady state and transient motion. Effects of longitudinal and lateral load transfer. Roll bars. • Suspensions: analysis of main components and architectures. Kinematic gradients and analysis of the influence on lateral dynamics. Roll behaviour. Anti-dive, anti-lift and anti-squat characteristics. • Spring and shock absorber design: driving comfort and drivability. • Hybrid architectures: parallel, series, EVT and dual mode transmissions.

... Assessment Achieved learning outcomes will be assessed by means of a final exam, consisting of a written test and of an optional oral part. The exam is based on an analytical assessment of student achievement of the "expected learning outcomes" described above. In order to properly assess such achievement, the examination consists of a written test, lasting indicatively 1 h 30 min, closed book, composed of three questions, each focused on one of the topics seen during the lectures. The exam aims at evaluating the ability of the students to deal with the dynamic behaviour of vehicle systems, starting from the model definition and ending with the system analysis. In particular, the test aims at assessing knowledge, communication skills and ability to use tools and method taught in the lectures for analysing and modelling components, subsystems and vehicle longitudinal and lateral dynamics. The optional oral part aims at assessing the knowledge of the software used during the tutorials, discussing both the model structure and the results from the simulations. Moreover also the student ability to explain the effects of parameter variations on the results will be assessed. Grading criteria The final maximum obtainable mark is 30/30 with merit (cum laude) and is formed by the sum of the mark achieved in the written test (0 ÷ 28) plus the mark of the optional oral test (-3 ÷ +5). The oral part can be taken only if the mark of the written part is at least 18. Each answer to the three questions usually is evaluated from 0 to a maximum of 9 or 10 points, for a total of 28 available points. The oral consists in a discussion and can also lead to loss of points: the oral score can vary from -3 up to +5 points. A few days after the written test, students are summoned for a review of the written output, in which examiners inform the student on grading criteria, and receive any student appeal supported by appropriate explanations. In the same day, students who chose to take the oral part will be examined. During the semester, students are given an example of the final test, with discussion of the solution and hints on common errors and evaluation criteria. Computers, mobiles, electronic devices and any printed documentation are not allowed.

• M. Guiggiani, "The Science of Vehicle Dynamics", Springer, 2016. • H.B. Pacejika, "Tire and Vehicle Dynamics", Butterworth-Heinemann, 2012. • G. Genta, L. Morello, "The automotive Chassis", Volume 1 and 2, Springer, 2009. Lectures notes on specific topics and other material are available on the course page. Tutorials: texts of problems and Matlab/Simulink codes are provided on the website before the tutorials. Students should either download or print the files.

L'obiettivo è sviluppare nell'allievo l'abilità e le competenze necessarie per supervisionare un sistema produttivo ed essere in grado di individuare il sistema produttivo più adatto alla specifica applicazione. Al termine dell'insegnamento si chiederà allo studente di: • conoscere la struttura dei moderni mezzi di produzione, assemblaggio e collaudo a controllo numerico; • conoscere i sistemi integrati e flessibili di lavorazione con particolare riferimento alle applicazioni della produzione snella (Lean Production); • conoscere le metodologie di programmazione assistita da calcolatore (CAM) per la definizione di cicli di lavorazione, assemblaggio e collaudo; • conoscere i criteri d'impostazione dei livelli di automazione ed integrazione dei processi in relazione alle cadenze produttive; • conoscere le metodologie di base della fabbricazione additiva; • essere in grado di programmare un sistema a controllo numerico; • saper gestire le linee di produzione complesse; • individuare la tecnologia produttiva più idonea in funzione delle specifiche del prodotto; • formulare in modo sistematico un problema di gestione della produzione mediante la modellizzazione dello stesso; • essere in grado di affrontare la risoluzione di un problema di gestione al fine di pervenire ad una soluzione attraverso una sequenza di passi dimostrabili; • conoscere le principali problematiche di gestione della produzione in azienda, così da saper associare a ciascuna gli strumenti e le procedure di soluzione più utili.

L'insegnamento offre agli studenti una solida base teorica sui sistemi di produzione industriali, con una visione integrata della produzione che pone l'accento sull'innovazione e la digitalizzazione. Nell'insegnamento, partendo dalla definizione di Automazione e Controllo Numerico delle macchine utensili, saranno descritti i componenti, i moduli o le celle di lavorazione, la cui integrazione dà vita ad un sistema di produzione. Verranno pertanto analizzate le problematiche relative alle lavorazioni meccaniche con le macchine utensili a controllo numerico (CNC) e le relative tecniche di programmazione assistita da calcolatore. Seguirà la descrizione dei robot industriali e della loro integrazione con le macchine utensili CNC per dar vita alle celle automatizzate di lavorazione. Verranno successivamente descritte le macchine di misura a coordinate (CMM) utilizzate nel collaudo dei componenti meccanici. Con la parte del modulo dedicata alla gestione della produzione verranno fornite le conoscenze di base sui flussi produttivi entro una realtà industriale e sul lean management. Saranno inoltre trattate le lavorazioni non convenzionali, quali l'elettroerosione. Concluderà l'insegnamento una breve trattazione delle moderne tecniche di produzione additiva. L’insegnamento rafforza il profilo dell’Ingegnere Meccanico, fornendo competenze per l’analisi e l’ottimizzazione di sistemi produttivi avanzati, basati su automazione e digitalizzazione. Il corso si collega in modo diretto al SDG 9 (Imprese, innovazione e infrastrutture) promuovendo la comprensione delle interazioni tra sistemi produttivi, progresso tecnologico e sviluppo industriale sostenibile.

Introduzione all'insegnamento: evoluzione dei sistemi produttivi - Le rivoluzioni industriali - Il ruolo della digitalizzazione (industria 4.0) - Automazione e flessibilità nei sistemi di produzione Il controllo numerico delle macchine utensili - Definizioni e schema di principio di una M.U. a C.N. - Componenti della MU a CN: Strutture e guide Dispositivi per il cambio automatico dell’utensile e del pezzo Tipi di azionamenti Trasduttori di posizione e velocità - Unità di governo: HMI Interpolatore Schema controllo dell’asse - Programmazione delle macchine utensili a controllo numerico Considerazioni generali Il linguaggio ISO Analisi dei principali strumenti per la programmazione assistita - Il controllo adattativo - Il controllo distribuito (DNC) Le linee di produzione - Linee a trasferta - FMS - Sistemi Agili I robot industriali - Strutture e caratteristiche - Impieghi dei robot - Le unità di governo e la programmazione assistita - Integrazione con l’ambiente esterno - I cobot - Le celle robotizzate Le macchine di misura a controllo numerico - Il controllo di qualità assistito - Strutture e caratteristiche delle macchine di misura - Software per macchine di misura Programmazione e Controllo della Produzione. - Breve introduzione alle problematiche della gestione della produzione in azienda - Analisi dei principali metodi di programmazione della produzione: Material requirement Planning (MRP) Just In Time (JIT) Le lavorazioni non convenzionali - L’elettroerosione; La fabbricazione additiva - La filosofia della fabbricazione per piani e la sua giustificazione economica; - Gli step della FA - I processi Industriali consolidati (classificazione) - Il processo FDM.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
Exam: Written test; Optional oral exam; Computer-based written test in class using POLITO platform;
... L’esame finale è finalizzato a verificare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi relativi alla conoscenza dei moderni sistemi integrati di produzione, con riferimento sia agli aspetti teorici sia alle capacità applicative e di analisi dei sistemi produttivi. E’ argomento d’esame tutto quanto illustrato durante le lezioni e i seminari. L'esame finale consiste in una prova scritta obbligatoria e in una prova orale facoltativa. La prova scritta, della durata di 60 minuti, è svolta in aula. La prova sarà equivalentemente cartacea, oppure svolta su PC portatile (il cui reperimento è a carico dello studente), tramite opportuna piattaforma di ateneo. La prova consiste nella risposta a domande che potranno essere sia a risposta multipla che a risposta aperta. Le domande possono includere l’esecuzione di schemi/disegni o definizione di stringhe di programmazione. Per ogni domanda sarà indicato il punteggio massimo attribuibile, definito in funzione della complessità della domanda. Il punteggio finale sarà dato dalla somma dei punteggi ottenuti nelle singole risposte. Le risposte aperte saranno valutate sulla base dei seguenti criteri: - correttezza e completezza dei contenuti; - capacità di rielaborare i contenuti teorici, dimostrando padronanza degli argomenti trattati; - appropriatezza del linguaggio tecnico, chiarezza espositiva e organizzazione logica della risposta. La prova è superata se si ottiene il punteggio minimo di 18/30. Il punteggio massimo attribuibile è pari a 30/30. Non si potrà utilizzare alcun testo o appunto. Lo studente avrà la possibilità di non consegnare la prova scritta al docente per la correzione, ossia di ritirarsi prima della consegna. L'esame orale, facoltativo, potrà essere sostenuto solo se si supera la prova scritta ed è volto a valutare la capacità di interpretare e/o proporre soluzioni di sistemi di produzione. E' valutata all'orale anche l'efficacia della comunicazione. La prova consiste in una sola domanda sui sistemi di produzione e la sua valutazione potrà variare il punteggio ottenuto allo scritto di + o – 5 punti. In aggiunta, gli elaborati relativi alle esercitazioni svolte in aula sono valutati in termini di correttezza e completezza. Gli elaborati riguardano le attività di programmazione CAM svolte in aula, in parallelo alla trattazione teorica dei sistemi di produzione, con l’obiettivo di consolidare la comprensione operativa degli argomenti trattati. Gli studenti devono consegnare, entro le scadenze previste, gli output generati dal software per i casi analizzati. La consegna di tutti gli elaborati previsti consente l’attribuzione del punteggio massimo di 2 punti bonus, assegnati proporzionalmente in caso di consegna parziale. Il voto finale deriva dalla somma del punteggio della prova scritta, dell’eventuale variazione dovuta alla prova orale e del punteggio bonus, ricondotto alla scala 30/30. L’eventuale lode sarà assegnata solo a chi sosterrà l’orale rispondendo in modo particolarmente completo ed esaustivo, adottando una adeguata capacità di esposizione.

Testi consigliati per approfondimenti: - Giusti, Santochi, Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione, Casa Editrice Ambrosiana, Milano - De Toni, A. F., Panizzolo, R., Villa, A. (2013). Gestione della produzione. ISEDI.

The students should acquire knowledge and comprehension of the fundamentals of theoretical, numerical and experimental analysis of vibrating structures. The students are asked to gain: the capability of modelling and analysing the dynamic behaviour of structures, with both analytic and numerical methods; the capability of dealing with the fundamentals of signal processing, both in time and frequency domains; the capability of designing and performing a test campaign; the capability of describing and applying the simplest methods of modal parameters identification.

The subject aims at giving an analytical, numerical and experimental survey of the various topics related to the study of vibrating structures. Signal processing, oriented at a correct use of the practical and numerical tools for modal analysis and system identification, is therefore treated both at a theoretical and applicative level.

Summary of single degree of freedom systems: free and forced response, with viscous and hysteretical damping. (10 hours: lectures, tutorials, labs) Multi degrees of freedom systems with lumped parameters: modal coordinates; eigenvalues, eigenvectors and operational deflection shapes; free and forced (FRF) response; models and effects of damping. (20 hours: lectures, tutorials, labs) Signal processing: Fourier series and transform; analogue to digital conversion; correlation and spectra; numerical and practical aspects in the computation of FRFs (20 hours: lectures, tutorials, labs). Procedures and instrumentation of experimental modal analysis. (10 hours: lectures, tutorials, labs) Identification of vibrating systems and modal parameters extraction. (15 hours: lectures, tutorials, labs) Comparison of numerical and experimental results. (5 hours: lectures, tutorials, labs)

... Achieved learning outcomes are assessed by means of a final closed-book, written only test, with a duration of 90 minutes. No books, no notes, no electronic supports are allowed, except the pocket calculator. Questions on different topics are proposed to assess the comprehension of both theoretical and practical aspects of the subject. A part of the test aims at assessing the theoretical knowledge of the subject, so that the capability of correctly handling analytical models and explaining the techniques presented throughout the subject will be required. Simple numerical examples, similar to those described during the practical lectures, will also be proposed to check the ability to properly use tools and methods for solving problems. The final mark depends on this text and the grade is proportional to the correctness and completeness of the answers: The maximum obtainable score is 30/30 and the exam is passed with a minimum of 18/30. Up to 4/30 points can be added to a sufficient result if complete and correct reports on numerical and experimental tests are produced and submitted in due time by the student. Clarity, organisation, synthesis and tidiness of the written texts will be evaluated to assign the final score. A few days after the written test, students are summoned for a review of the written output, in which examiners inform each student on grading criteria, and receive any student appeal if supported by appropriate explanations. An example of exam is thoroughly discussed during the lectures, with examples and comments on typical errors and hints on evaluation criteria. Further details on exam rules and regulations are given in class.

Maia, N. M. M., Silva, J. M. M. et al, Theoretical and experimental modal analysis, Research Studies Press Ltd., England Shin, K., Hammond, J.K., Fundamentals of Signal Processing for Sound and Vibration Engineers, John Wiley & Sons , England Leonard Meirovitch, Elements of Vibration Analysis, McGraw-Hill (or: Fundamentals of Vibrations, Waveland Pr Inc) Ewins D.J., Modal testing: theory and practice, Research Studies Press Ltd., England Fasana A., S. Marchesiello, Meccanica delle vibrazioni, CLUT, Torino Papers, notes, Matlab® scripts and links to specific websites will be given during the term.

Nella formazione generale dell’ingegnere meccanico questo insegnamento completa le conoscenze già acquisite nell’ambito del controllo automatico, dove vengono presentate le tecniche di automazione analogica. L’insegnamento fornisce una visione non solo teorica ma anche pratica della materia, per mezzo di esercitazioni svolte in laboratorio. Gli studenti acquisiranno quindi la conoscenza teorica e pratica dei componenti e della struttura dei sistemi automatici digitali a fluido, la capacità di progettare sistemi automatici di tipo semplice, la capacità di scegliere i componenti pneumatici più idonei a determinate applicazioni, la capacità di operare su PLC e su sistemi automatici.

Insegnamento dell’orientamento “Automazione�. Ha lo scopo di fornire le conoscenze fondamentali sui sistemi automatici digitali, con particolare riferimento ai sistemi a fluido di tipo pneumatico. I sistemi pneumatici sono sempre analizzati con riferimento alla integrazione con le altre tecnologie usate nei sistemi automatici. Vengono fornite le basi ingegneristiche dell’automazione digitale, con riferimento alle tecniche di uso corrente nelle industrie. Vengono inoltre fornite le basi per la modellazione dei sistemi pneumatici, finalizzate alla progettazione dei componenti e dei sistemi automatici.

Struttura dei sistemi automatici. Proprietà dei sistemi pneumatici, minipneumatici, fluidici e microfluidici, in riferimento alle altre tecnologie. Ruolo dei componenti pneumatici integrati in un sistema automatico. Principali componenti pneumatici: cilindri a semplice e a doppio effetto, valvole a due, tre, quattro e cinque bocche, comandi delle valvole e loro simbologia ISO, valvole ausiliarie dei circuiti pneumatici (OR, AND, sequenza, non ritorno, temporizzazione, regolatori di flusso, scarico rapido, economizzatore, ecc.). Struttura dei circuiti pneumatici, regolazione della velocità dei cilindri, caratteristiche operative delle valvole. Principi di algebra logica. Funzioni combinatorie e sequenziali. Operatori logici e relativa simbologia ISO-IEC. Tipi di memorie. Uso logico delle valvole pneumatiche. Sistemi a tempo e ad eventi. Diagrammi funzionali: movimenti-fasi, movimenti-tempi, grafcet descrittivo e funzionale. Sistemi di controllo digitale a logica cablata e a logica programmabile. Circuiti con memorie pari agli attuatori, circuiti con salterelli, con limitatori di impulso, con memorie ausiliarie. Moduli sequenziatori: circuiti e gestione delle emergenze. Comandi con relè, grafcet contratto, progetto e applicazione del controllo. Struttura dei PLC e linguaggi di programmazione (ladder-LD, sequential function chart-SFC, testo strutturato-ST, ecc.). scelta tra sistemi con sequenziatori, relè e PLC. Cenni ai controlli con bus. Elettrovalvole e dispositivi base di interfaccia. Principali sensori usati nei sistemi pneumatici automatici. Principi di fluidica: effetto parete e interazione dei getti. Sensori ed interfacce fluidiche. Elementi pneumologici e minipneumatici a membrana. Principali elementi fluidici digitali e proporzionali. Attuatori pneumatici specializzati: vari tipi di cilindri per applicazioni industriali, attuatori flessibili, a più stadi, ecc. Esempi di applicazioni. Dispositivi di presa meccanici e a vuoto. Elementi pneumatici proporzionali e loro applicazioni. Principi di modellazione dei sistemi pneumatici: resistenze, capacità , induttanze pneumatiche. Sistemi a parametri concentrati e distribuiti. Impianti pneumatici: centrali di compressione, trattamento dell’aria, linee pneumatiche, gruppi filtri-riduttori-lubrificatori. Aspetti ecologici e di risparmio energetico.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Group essay;
... L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale dell'insegnamento e la capacità di applicare tale conoscenza alla soluzione di esercizi. Concorrono alla valutazione complessiva due valutazioni parziali: una scritta e una valutazione riguardante le relazioni sulle attività di laboratorio. La prova scritta, di norma, prevede la risposta aperta a tre quesiti, relativi a tutti gli argomenti trattati a lezione e nel laboratorio. I quesiti possono comprendere la soluzione di esercizi per verificare la capacità di analizzare situazioni pratiche e applicare le conoscenze a casi particolari, vincolati da definite specifiche tecniche. La durata della prova scritta è di circa 2 ore. Durante la prova non possono essere consultati appunti o libri. Il voto della prova scritta è espresso in trentesimi e deve essere maggiore o uguale a 18/30. La valutazione riguardante le attività di laboratorio, svolta di norma alla fine del periodo didattico, consiste nella discussione individuale delle relative relazioni prodotte in gruppo. Il voto di ciascuna valutazione è espresso in trentesimi e deve essere maggiore o uguale a 18/30. Il voto di esame è dato dalla media pesata delle due votazioni parziali: prova scritta pesa 1/3, valutazione delle attività di laboratorio pesa 2/3. I risultati dell’esame vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono visionare il compito e chiedere chiarimenti.

G. Belforte, Manuale di Pneumatica, III Edizione, Tecniche Nuove, Milano, 2019. Materiale aggiuntivo sarà messo a disposizione degli studenti iscritti, per le lezioni / esercitazioni / laboratori. G. Belforte, A. Manuello Bertetto, L. Mazza, Pneumatica: corso completo, Tecniche Nuove, Milano, 1998.

Conoscenza e comprensione dei fenomeni chimici e termofluidodinamici alla base dei processi di formazione degli inquinanti e di gas serra nei sistemi di propulsione. Capacità di eseguire una valutazione preliminare dell’impatto ambientale e della “carbon footprint� dei principali sistemi di propulsione emissioni. Capacitá di proporre degli interventi mirati al contenimento dell’impatto ambientale e, nello specifico, delle emissioni di gas serra.

L'insegnamento si propone di analizzare i processi di formazione delle emissioni inquinanti nei motori termici. Verranno analizzate le problematiche relative al contenimento degli inquinanti a regime e durante le fasi di avviamento e di funzionamento a freddo del motore. Verranno introdotte le attuali tecnologie per lo sviluppo e lottimizzazione di motori ad alta efficienza ed a basso impatto ambientale. Il trasporto su strada in Europa è una delle principali fonti di emissioni di CO2 e inquinanti. Il controllo di tali emissioni è di fondamentale importanza per il raggiungimento degli obiettivi di qualità dell’aria e climatici, quali ad esempio gli impegni climatici di Parigi per il 2050. Pertanto, la decarbonizzazione ed il controllo dell’impatto di ambientale, economico e sociale del settore automotive (auto, furgoni, autobus e veicoli pesanti) rivestono un ruolo essenziale in questo processo e richiedono un adeguato “portfolio� di nuove soluzioni e tecnologie (come l'elettrificazione e i combustibili rinnovabili). Questo corso intende analizzare queste tecnologie, con particolare riferimento al loro potenziale di riduzione dell'impronta di carbonio e dell'impatto ambientale dei sistemi di propulsione per il trasporto su strada (motori termici, sistemi di motopropulsione basati su batteria o celle a combustibile). Verranno esaminati gli impatti sia con approccio “Well-To-Wheel� sia di tipo “Life-Cycle�. Il corso fornisce inoltre il quadro legislativo relativo al contenimento delle emissioni di gas serra e di inquinanti nelle più importanti regioni del mercato mondiale (come Europa, Nord America e Asia).

Riserve, produzione e distribuzione di combustibili per il trasporto. Principali tipologie di emissioni, loro sorgenti e processi evolutivi. Impatto ambientale delle emissioni (quali effetto serra; smog fotochimico; piogge acide). Effetti sulla salute delle emissioni. Produzione di emissioni inquinanti nei motori ad accensione comandata (SI) e per compressione (CI). Processi di formazione delle principali sostanze inquinanti e e loro dipendenza dalle variabili di funzionamento: ossidi di azoto (NOx); monossido di carbonio (CO); idrocarburi incombusti (HC); particolato (PM); ossidi di zolfo (SOx). Il contesto normativo: emissioni di inquinanti e di CO2 da veicoli; regolamentazione europea sulle batterie. Trattamento delle emissioni allo scarico in motori ad accensione comandata. Reattori termici, convertitori catalitici e loro evoluzione tecnologica, tecnologie emergenti. Sistemi di post-trattamento delle emissioni allo scarico in motori ad accensione per compressione. Catalizzatori di ossidazione. Trappole di particolato e loro rigenerazione. Catalizzatori e trappole di ossidi di azoto. Catalizzatori DENOx. Emissioni da usura freni e pneumatici. Controllo delle emissioni a bordo del veicolo durante la sua vita utile: On-Board Diagnostics e On-Board Monitoring. Metodologia per il calcolo dell’impatto ambientale e della “carbon footprint� lungo il ciclo vita di veicoli stradali. Evoluzione tecnologica dei sistemi di propulsione: combustibili rinnovabili (biocombustibili, biocombustibili avanzati, e-fuels); sistemi di propulsione basati su batterie e celle a combustibile; elettrificazione dei sistemi di motopropulsione e veicoli ibridi.

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria;
Exam: Compulsory oral exam;
... L’esame consiste in una prova orale finalizzata all'accertamento e verifica del raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi (descritti in dettaglio nel riquadro specifico di questa scheda). La prova orale generalmente consiste di due domande, relative alle tematiche discusse a lezione, esercitazione e/o laboratori (vedi descrizione tematiche nei riquadri Programma e Organizzazione dell'insegnamento). Se necessario ai fini dell'accertamento e verifica, potranno essere poste domande addizionali. Le prove d’esame durano in media circa novanta minuti l’una. In casi specifici identificati ed autorizzati dal docente, e sempre sotto la supervisione diretta di quest'ultimo, sarà possibile consultare il materiale didattico durante lo svolgimento della prova orale.

Il materiale didattico verrà fornito dal docente e sarà disponibile in formato pdf sul portale della didattica. Oltre a tale materiale si consiglia il seguente testo di riferimento: Heywood, J.B. Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw Hill, 2nd edition, 2018.

Students are required to learn the basics of the dynamics of vibration and of the analytical and numerical methods commonly used for machine design. Students must learn how to apply this knowledge to the actual dynamic study of machines and their elements, using them in a machine design context. The ability of interpreting in a critical way the results obtained, in particular through numerical methods, is also required. Student must also learn to produce technical documentation of the work done.

The aim of the subject is to provide the students with the basic knowledge needed for the structural dynamic analysis and the dynamic design of machines. Computational methods, and more in detail the numerical methods more common in the design practice will be intorduced. Theoretical aspects needed to obtain the deeper knowledge of the subject required to operate in the present innovative industrial environment are not neglected. The last part of the course is dedicated to the study of the dynamic analysis of rotating machinery, reciprocating engines, dynamic behaviour of electromagnetic controlled systems.

Here below is reported the Course Syllabus. Introduction to the course (2 hours). Mechanical design, static and dynamic stress analysis. Classical and numerical approach. Automatic computation in design. Numerical simulation. Computer aided engineering (CAE). Part 1 (9 hours of theory lectures, 6 hours of classroom exercise lectures). Overview on the dynamic analysis of linear systems. Discrete linear systems: equations of motion in the configuration space; equations in Lagrange form. State space. Block diagrams. Free behaviour of single and multi-d.o.f. systems. Modal uncoupling; modal participation factors. Forced response to harmonic excitation. Viscous, Viscoelastic, Electromagnetic, Structural damping. Systems with frequency dependent parameters. Forced response to non harmonic excitation; short account of random vibrations. Exercises addressing specific issues on the subject. Assignment of a project work dedicated to the fatigue design of mechanical parts in a mechanical subsystem affected by the vibration motion of the same subsystem. Part 2 (18 hours of theory lectures, 9 hours of classroom exercise lectures, 3 hours of laboratory experience). Numerical methods and discretization techniques. Lumped parameter methods, Finite element method in dynamics. Reduction techniques. Time domain and frequency domain solutions, numerical simulation. Specific exercises addressing the issues on the subject. Assignment of a project work dedicated to the design of a dynamic damper of a vibrating structure. Laboratory experience on the identification of the parameters of a vibrating structure. Part 3 (15 hours of lectures, 9 hours of exercises, 3 hours of laboratory exercises). Dynamics of rotating machines. Vibrations of rotors: Campbell diagram, critical speeds and fields of instability. Undamped and damped Jeffcott rotor. Rotor with 4 degrees of freedom, gyroscopic effect. Rotors with many degrees of freedom. Nonisotropic machines. Rotors on rolling, hydrodynamic and magnetic bearings. Balancing of rotors. Specific exercises addressing the issues on the subject. Assignment of a project work dedicated to the design of support stiffness and damping of a rotating machinery modelled using a FE approach. Laboratory experience on the test of a rotor affected by rotating and non - rotating damping. Part 4 (9 hours of lectures, 3 hours of exercises). Dynamics of reciprocating machines: Vibration of reciprocating engines and compressors, classical frequency domain and numerical time domain methods, equivalent system for torsional vibration, damping system for torsional vibrations of crankshafts (dynamic dampers). Specific exercises addressing the issues on the subject. Part 5: An overview on nonlinear vibration (3 hours): approximated methods, Duffing equation, jump phenomenon. Numerical simulation, basic concepts on chaotic vibration. Specific exercises addressing the issues on the subject. Part 6: Short Outline in Controlled Electromagnetic and Electromechanical Systems (7,5 hours of lectures, 3 hours of laboratory exercises): general considerations, open-loop control, closed-loop control, basic control laws, design of controlled systems. Specific exercises addressing the issues on the subject. Laboratory experience on the tuning of the control parameters of active magnetic bearings.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;
Exam: Written test; Compulsory oral exam;
... The assessment will include a written test followed by an oral examination. To be allowed to the oral exam the student must have passed the written test with at least 18/30 rating. Written test The written test will consist of 30 multiple choice tests (correct answer: 1 point; no answer 0 points; wrong answer: -0.5 points) plus 8 exercises (correct answer: 2 points; no or wrong answer: 0 points) to be answered in 2 hours. At least 15 tests and 4 exercises must be answered. No books, notes or other material are allowed at the written test. Use of a cell phone or other communication device will cause immediate expulsion. Oral exam If the rating of the written test is between 18/30 and 23/30 (included) the oral exam may be substituted by a discussion on the project report. This can produce an increase or a decrease of the rating up to 2 points, depending on how the project are made. A complete failure of answering questions about the project report causes a failure of the exam. If the student aims to obtain more than 23/30 or he has answered less than 15 tests and 4 exercises the oral exam is compulsory. If the rating of the written test is in between 24/30 and 30/30 the oral exam is compulsory. The oral exam includes at any rate a discussion on the project reports. A failure of answering the questions on the project reports or the presentation of incomplete projects causes a complete failure of the exam. It is recommended to book the exam only when there is a reasonable expectation to actually giving the exam. The exam rules stated for the past years will apply to students who have followed the course in the past.

The textbook for the course is: Genta G., Vibration Dynamics and Control, Springer, New York, 2009, ISBN 978 0 387 79579 9 or, alternatively, , Genta G., Vibrazioni delle strutture e delle macchine, Levrotto e Bella, Torino, 1996. Other textbooks that can be used for specific parts of the course are Genta G, Vibration of structures and machines, III ed., Springer, New York, 1998, ISBN: 0 387 98506 9 and Genta G., Dynamics of Rotating Systems, Springer, New York, 2005 ISBN: 0-387-20936-0. Additional material for exercises will be supplied through the course website

At the end of the course, the student is expected to achieve a comprehensive knowledge of hybrid electric vehicles. Foremost he should be able to perform a critical analysis on existing hybrid powertrains emphasizing their strength and weaknesses. Moreover, based on the information about electric machines, internal combustion engines and energy storage systems collected during the course, the student should be capable to preliminary design a hybrid architecture in order to achieve predefined vehicle targets in terms of emissions (CO2 and pollutants) and dynamic performance.

Nowadays hybrid vehicles represent one of the most promising solutions to reduce the impact of conventional powertrain on the air quality and to move toward a more sustainable mobility. In such a framework, this course aims to provide the students a comprehensive knowledge on the hybrid propulsion systems. Besides the different architectures for hybrid powertrains, the course will discuss and analyze their different components (i.e. the internal combustion engine, electric motor, power electronics converters and control systems, energy storage systems) on the basis of the performance required to the vehicle.

Foremost, the motivations which have led to the development of hybrid systems will be analyzed emphasizing the additional functionalities and the benefits enabled by the combined use of Internal Combustion Engines and Electric Machines. Afterward the main topologies and classifications for hybrid propulsion systems will be presented through the analysis of several applications currently available in the market. Since the powertrain electrification requires the introduction of non-conventional devices, the course will also deal with the operating principles and the evolution scenarios of the Electrochemical and non-Electrochemical Energy Storage Systems, Electric Motors & Power Electronic Converters. Moreover, since the performance of a hybrid vehicle strongly depends on its powertrain control strategy, the course will also provide a critical analysis of the most relevant algorithm which can support the design of an Energy Management System. Details on the course topics: * Motivation for hybrid propulsion and powertrain requirements - Environmental Impact & Need for Sustainable Mobility - Benefits for the end users (performance, drivability, safety) - Basics of vehicle longitudinal dynamics -Overview on Internal Combustion Engines & Transmissions * Main topologies and classifications for hybrid propulsion systems - Series Hybrid - Parallel Hybrid - Complex Architectures * Working Principles and technological trends of Electric Machines - Fundamentals of electromechanical conversion - Induction Machines - Synchronous Machines (with and without permanent magnets) * Working Principles and technological trends of Power Electronics - Power Electronics components - DC/AC Converters (Inverters for e-motor) - DC/DC Converters for electrical adaptation - AC/DC Converters (battery chargers for plug-in hybrid) * e-Drives energetic modeling and control strategies - Basics of e-drive control strategies - Simplified e-drive energetic modeling * Working Principles and technological trends of Energy Storage Systems - Electrochemical Batteries and Super Capacitors Technologies - Electrochemical Battery modeling - Electrochemical Battery Management Systems (BMS) * Methodologies for powertrain control strategy optimizations - Global Optimization Strategy (Dynamic Programming) - Local Optimization Strategy (Equivalent Consumption Minimization Strategy) - Heuristic Control Technique (Rule Based)

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Group essay;
... The exam consists of a written test that aims at evaluating the student’s preparation on the topics included in the teaching program, such as the knowledge of the application, the working principle and the technological options for the components used for the hybrid propulsion systems, as well as the features of the different hybrid powertrain architectures. The assessment aims also to evaluate the candidates’ competence in terms of capability in preliminary technical specifications of performance, features and characteristics of hybrid powertrain for vehicle applications. The test indicatively lasts 1 hour and consist of 32 multiple-choice questions concerning specific subjects of the teaching program. Each correct answer will score 1 points, each blank (not given) answer will bring 0 points, and each wrong answer will bring -0,25 points. Students may also be asked to solve simple analytical exercises similar to the computations presented during the applied exercises. To take the exam the student must book the exam through the Teaching Portal. During the test, textbooks, notes and formularies cannot be consulted. It is permitted the use of the calculator. The examination is passed if the written test gets a mark from 18/30 up to 30/30 (including the laude). The mark will be communicated to the students through a message on the Teaching Portal.

All the materials used for the lectures and the exercitations will be provided to the students during the course. For additional readings the students can refer to the following textbooks: * I. Husain, 'Electric and hybrid vehicles: design fundamentals', CRC Press, Second Edition, 2010. * Chris Mi and M. Abul Masrur, ‘Hybrid Electric Vehicles – Principles and Applications with Practical Perspectives’, Wiley, Second Edition, 2018.

L'obiettivo è sviluppare nell'allievo l'abilità di identificare un problema di impiantistica industriale, di conoscerne la teoria in modo scientificamente approfondito, di risolverlo con un approccio di tipo professionale. Si desidera rendere l'allievo capace di esprimere un giudizio sulla problematica progettuale o funzionale esistente e applicare i corretti modelli di calcolo. Si desidera quindi che l'allievo sappia formulare, sviluppare nel calcolo e utilizzare ai fini della progettazione il modello matematico di dimensionamento e verifica opportuno, sia per verificarne la compatibilità con i requisiti posti da normative o buona pratica, sia per migliorarne le prestazioni tramite opportune scelte di localizzazione, funzionalità , prestazioni e condizioni d'impiego. Quindi al termine dell'insegnamento lo studente avrà le competenze per: - definizione del plant layout ottimale di uno stabilimento complesso, nel rispetto dei vincoli tecnologici, economici ed ambientali; - dimensionamento di massima e definizione del layout dei servizi tecnici di distribuzione e di trattamento di acqua (industriale, antincendio e potabile), aria; scarichi, trattamenti reflui; - progettazione di massima dei sistemi di illuminazione e di comfort ambientale e di distribuzione dell'energia; - scelta delle soluzioni ottimali per i magazzini e i trasporti interni degli stabilimenti; - concetti di gestione e trattamento dei rifiuti industriali e urbani; - concetti di gestione impianti industriali complessi definendo le strategie di gestione ottimali tenendo conto degli aspetti economici e organizzativi. Ai fini dell'autonomia di giudizio e della comunicazione tecnica: - redigere relazioni tecniche di taglio professionale - prendere una motivata decisione progettuale in presenza di esigenze contrastanti - stimare rapidamente gli ordini di grandezza dei valori numerici che ragionevolmente l'ingegnere si deve attendere nei principali casi di riferimento. Queste conoscenze e abilità vengono acquisite attraverso lo studio di alcuni concreti problemi, che vengono proposti in quanto esemplari, ovvero rilevanti per le applicazioni tecniche e adatti a introdurre la gamma di metodi che nel complesso l'impiantista meccanico deve padroneggiare. Lo studente partecipa alla progettazione, anche con compiti di coordinamento, di impianti industriali; può gestire il processo di realizzazione di un impianto industriale, nonché le fasi di gestione tecnica degli impianti di uno stabilimento industriale.

Insegnamento dell'orientamento Progettazione degli Impianti. Si propone di fornire le conoscenze e le abilità di base per il dimensionamento e la verifica degli elementi degli impianti industriali, con un'attenzione alle condizioni applicative e funzionali negli stabilimenti produttivi. Coerentemente con le finalità e gli obiettivi formativi del Corso di Laurea Magistrale, con particolare riferimento all'orientamento progettazione degli impianti, l’insegnamento si propone di sviluppare le capacità per: - effettuare il dimensionamento di massima dei servizi tecnici di distribuzione di acqua e aria di un impianto industriale; - scegliere le soluzioni ottimali per i magazzini e i trasporti interni degli stabilimenti; - effettuare valutazioni economiche e di gestire impianti industriali complessi.

Valutazione degli investimenti industriali La gestione delle scorte: la classificazione ABC. Elementi di gestione delle scorte: LEA Lotto Economico di Acquisto, PUR Punto di riordino, LEA con sconto quantità . Reti di servizio acqua (generalità , dimensionamento pratico). Dimensionamento economico delle tubazioni. Sistemi di trasporto interni agli stabilimenti tradizionali e avanzati: carriponte, via a rulli, nastri trasportatori, trasporti pneumatici (generalità , criteri di progettazione). Reti di servizio vapore e gas. Manutenzione, curve di affidabilità , politiche di gestione, la gestione delle scorte per la manutenzione. Impianti di trattamento rifiuti solidi e liquidi. Logistica dei trasporti esterni (veicoli, unità di carico, intermodalità ): cenni.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Written test; Optional oral exam; Group project;
... Per gli studenti che hanno svolto regolarmente le esercitazioni la votazione si compone di 3 parti che vengono a sommarsi (Scritto max 25, Esercitazioni max 7, Orale max 3). La durata dello Scritto è di 2 ore ed è consentito l'impiego del materiale didattico. E' composto da 3 esercizi in cui gli studenti dovranno dimostrare di risolvere problemi inerenti ad aspetti aziendali afferenti alle tematiche indicate così come indicato nei risultati attesi. Il voto delle esercitazioni si aggiunge se il voto di scritto è ≥ 15. Nel caso in cui scritto sia inferiore a 15, è possibile integrare il voto di scritto con un orale (punteggio massimo: 3). L'orale facoltativo ha l'obiettivo di valutare le competenze teoriche di base acquisite dagli studenti; durante l'orale è possibile la discussione anche sugli elaborati delle esercitazioni per valutare l'apporto individuale. Per gli studenti che non hanno effettuato le esercitazioni è possibile effettuare un orale più approfondito per il raggiungimento di un voto max pari a 5.

Materiale didattico disponibile nel Portale della Didattica. Armando Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Libreria Cortina, ultima edizione disponibile.

Conoscere le caratteristiche dei principali impianti termotecnici, capacità di individuare i dati di progetto dei diversi impianti e conoscenza di alcune delle tecniche utilizzate per il calcolo (con i riferimenti normativi applicabili). Identificare le tipologie d’impianto idonee per l’applicazione in esame. Definire le logiche di funzionamento e regolazione dell’impianto. Dimensionare (ed eventualmente scegliere a catalogo) i principali componenti e sottosistemi dell’impianto. Documentare il progetto attraverso una relazione di calcolo ed elaborati grafici (piante, sezioni, schemi funzionali, ecc.). Conoscere gli aspetti di sicurezza, affidabilità , efficienza energetica e impatto ambientale sottesi alla gestione dell’impianto. Conoscere le proprietà dei fluidi refrigeranti utilizzati nelle varie tipologie di impianti frigorigeni e le caratteristiche costruttive e prestazionali di questi ultimi.

Insegnamento dell’orientamento “Progettazione di impianti�, che analizza le applicazioni di interesse industriale in campo termotecnico con particolare attenzione alla refrigerazione industriale. Si propone anche di fornire le conoscenze e le abilità per impostare il progetto di impianti termotecnici, utilizzando impianti reali quali esempi applicativi e invitando professionisti del settore a tenere seminari.

IMPIANTI TERMOTECNICI • Struttura degli impianti termotecnici in termini di generazione, distribuzione e utilizzatori finali; panoramica e caratteristiche degli impianti. Figure coinvolte nel progetto, realizzazione e gestione degli impianti (6 h). • Il calcolo delle reti di distribuzione negli impianti (10 h). • Gli impianti di teleriscaldamento; gli impianti di ventilazione e gli impianti di climatizzazione (22 h). • Scambiatori di calore, Centrali termiche e frigorigene (6 h). • Affidabilità , sicurezza, efficienza energetica, impatto ambientale degli impianti termotecnici (6 h). REFRIGERAZIONE INDUSTRIALE • Strumenti termodinamici per lo studio e l’analisi dei processi nel campo del “Freddo� (8 h). • Cicli inversi a compressione di vapore. Cicli a doppia compressione di vapore. Cicli in cascata (15 h). • Fluidi frigorigeni. Fluidi puri, miscele azeotropiche, miscele zeotropiche. Compatibilità ambientale dei fluidi frigorigeni (6 h). • Dispositivi di un impianto frigorifero. Dispositivi per la laminazione del vapore, compressori, condensatori, evaporatori, sistemi di accumulo (4 h). • Le macchine frigorifere ad assorbimento. Cicli a acqua – ammoniaca (NH3-H2O) e acqua – bromuro di litio (H2O-LiBr): rappresentazione in diagramma p-1/T. Analisi dei cicli NH3-H2O mediante i diagrammi entalpia - concentrazione ed entropia – concentrazione (15 h). • La catena del freddo nella conservazione delle derrate alimentari e gli impianti per la refrigerazione commerciale (2 h).

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato grafico individuale; Elaborato scritto individuale;
Exam: Compulsory oral exam; Individual graphic design project; Individual essay;
... Coerentemente con l'organizzazione dell'insegnamento, l’esame è suddiviso in due moduli indipendenti fra di loro, denominati, rispettivamente: IMPIANTI TERMOTECNICI e REFRIGERAZIONE INDUSTRIALE. Le prove relative alle due sezioni si realizzeranno in giorni diversi. Ogni studente sceglierà liberamente quale delle due prove sostenere prima e quale dopo. PRIMA PARTE: IMPIANTI TERMOTECNICI. Questo modulo consiste nella presentazione orale del progetto individuale svolto. La relazione tecnica e gli elaborati grafici relativi al progetto svolto dovranno essere consegnati all’esame. Dovrà inoltre essere realizzata una presentazione sintetica del progetto, in formato ppt o pdf, con l'obiettivo di illustrare e giustificare le caratteristiche peculiari delle soluzioni impiantistiche adottate, da presentare in occasione dell’esame orale. Per il voto di questa parte saranno valutati il progetto, la presentazione orale e la redazione grafica. SECONDA PARTE: REFRIGERAZIONE INDUSTRIALE. Questo modulo consiste in un lavoro scritto individuale. Ogni studente consegna una tesina (in formato word o pdf), nella quale dovrà rispondere a cinque domande, estratte da un elenco che sarà messo a disposizione sul portale della didattica, di cui due sulle esercitazioni obbligatorie e tre su argomenti vari della parte di Refrigerazione Industriale. La valutazione è individuale. Il voto finale (che sarà assegnato a ciascuno studente quando avrà ottenuto una valutazione positiva in ciascuna delle due prove) si calcolerà in base alla media delle valutazioni riportate nei due moduli, mediante la tabella allegata (i due moduli hanno lo stesso peso). Tutte le valutazioni saranno comunicate individualmente agli interessati. Tabella per il voto finale (standard grade point average) 30L 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 30L 30L 30 30L 30 29 30 29 29 28 30 29 28 28 27 29 28 28 27 27 26 29 28 27 27 26 26 25 28 27 27 26 26 25 25 24 27 27 26 26 25 25 24 24 23 27 26 26 25 25 24 24 23 23 22 26 25 25 25 24 24 23 23 22 22 21 26 25 24 24 24 23 23 22 22 21 21 20 25 24 24 23 23 23 22 22 21 21 20 20 19 24 24 23 23 22 22 22 21 21 20 20 19 19 18 24 23 23 22 22 21 21 21 20 20 19 19 18 18

Il materiale didattico (presentazioni, leggi, normative, articoli, documentazione tecnica, materiale per l’esercitazione di progetto) sarà reso disponibile attraverso il portale. Le lezioni ed esercitazioni di RI saranno accompagnate da dispense dettagliate, in formato pdf, scaricabili dal portale della didattica. Sarà sempre indicata in modo preciso la relazione tra le dispense, le lezioni ed esercitazioni in presenza e le videolezioni disponibili sul portale. Si forniranno anche indicazioni bibliografiche di riferimento per eventuali approfondimenti, su richiesta degli studenti.

Le informazioni dettagliate sull’insegnamento tirocinio sono consultabili sulla GUIDA STUDENTI, sezione TIROCINIO, dell’anno accademico in corso.

Modalita di esame: Accertamento (esame senza voto);
Exam: Check;

Al termine dell’insegnamento si chiederà allo studente di: - conoscere e comprendere le peculiarità delle proprietà dei materiali prodotti attraverso le tecnologie additive; - conoscere e comprendere le strategie di ottimizzazione delle proprietà meccaniche e selezione della migliore accoppiata materiale/tecnologia in funzione dei componenti da formare; - conoscere e comprendere i principi che permettono di ottimizzare il design del materiale all’interno delle macchine di Additive Manufacturing; - conoscere e comprendere i meccanismi che regolano i processi di post processing per l’ottimizzazione dei materiali; - applicare le conoscenze acquisite sulla struttura e sulle proprietà dei materiali per risolvere esercizi pratici relativi alla selezione di materiali per la realizzazione di componenti.

L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze inerenti alle famiglie di materiali utilizzabili e sviluppabili con le tecnologie additive, al fine di contribuire alla preparazione in campo meccanico necessaria per le applicazioni e le innovazioni tecnologiche. A partire dalle conoscenze di base sui materiali acquisite dagli studenti nei corsi di base, l’insegnamento fornirà le nozioni necessarie ad ottimizzarne l’utilizzo mediante le tecnologie additive, con specifico riferimento ai criteri di Design nelle diverse applicazioni. Nello specifico vengono analizzati: 1) i materiali polimerici, termoplastici e termoindurenti, ed i relativi compositi; 2) i materiali metallici ad elevato valore aggiunto ed i relativi compositi; 3) i materiali ceramici ed i relativi compositi; 4) i materiali funzionali. Per ogni classe di materiali si analizzano: 1) la produzione delle materie prime; 2) l’effetto del processo sul materiale; 3) la microstruttura e le proprietà dei materiali prodotti; 4) i criteri per l’ottimizzazione dei parametri di design; 5) la propensione al riciclo ed al riutilizzo delle materie prime nell’ottica di un’analisi LCA del processo.

Ripasso delle principali nozioni di polimerizzazione: termoplastici e termoindurenti. (2h) Le tecnologie SLS e FDM ed i materiali termoplastici: materie prime, modifiche lungo il processo, proprietà materiale. Riutilizzo del materiale non formato. Trattamenti di finitura e ottimizzazione proprietà . (6h) I compositi a matrice polimerica e le tecnologie additive: le vie per processare i compositi, principali materiali utilizzati, proprietà . (4h) La stereolitografia e i materiali termoindurenti: dettagli del processo di fotopolimerizzazione, materiali processabili per stereolitografia, proprietà e limiti. (6h) Materiali funzionali: il processo stereolitografico nella modifica dei polimeri, i compositi conduttivi e l’FDM. (2h) Ripasso sui diagrammi di stato. (2h) Le polveri metalliche come materie prime: tipologie, qualità delle polveri, tecnologie produttive e correlazione con la qualità . Il tema del riciclo delle polveri, problematiche correlate all’EBM ed al SLM. (6h) Introduzione all’additive manufacturing per il metallo: correlazione tra materiali utilizzabili e relative tecnologie. Problematiche nell’utilizzo delle leghe complesse e delle leghe non saldabili. (4h) Leghe di Alluminio e additive manufacturing: problematiche specifiche nella gestione delle polveri, tecnologie di processo e leghe utilizzabili. Proprietà e trattamenti termici per l’ottimizzazione dei parametri di design. (6h) Leghe di Titanio ed intermetallici per additive manufacturing: problematiche specifiche nella gestione delle polveri, tecnologie di processo e leghe utilizzabili. Proprietà e trattamenti termici per l’ottimizzazione dei parametri di design. Cenni di applicazioni biomedicali. (6h) Le superleghe a base Nichel e Cobalto per additive manufacturing: problematiche specifiche nella gestione delle polveri, tecnologie di processo e leghe utilizzabili. Proprietà e trattamenti termici per l’ottimizzazione dei parametri di design. (6h) I compositi a matrice metallica e l’additive manufacturing: tecniche in situ ed ex situ per la produzione di compositi. Principali caratteristiche e proprietà . (4h) I metalli speciali e l’additive manufaturing: Cenni di metalli refrattari, Rame, leghe di Rame, leghe di Magnesio. (2h) I materiali ceramici: breve ripasso di processi tradizionali di formatura e di proprietà materiale. (2h) I materiali ceramici ossidici e l’SLM: l’allumina e la Zirconia. Metodi produttivi e proprietà materiale. Caratteristiche dei componenti ceramici prodotti per additive manufacturing e trattamenti termici. (6h) I materiali ceramici ossidici e le tecnologie FDM e SLS: l’utilità dei binders, il problema del ritiro. Proprietà materiale e trattamenti termici. (6h) I materiali ceramici, l’utilizzo dei preceramici: natura e tipologia dei polimeri preceramici, processi di ceramizzazione, caratteristiche e proprietà dei componenti ceramici. (6h) I materiali ceramici non ossidici: processi SLM e EBM nella processatura dei materiali ceramici non ossidici, proprietà materiale e trattamenti termici. (4h)

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Optional oral exam; Group essay;
... L’esame consisterà in un esame scritto con domande aperte a risposta breve su tutti gli argomenti trattati a lezione, ognuna con un punteggio massimo di 2 punti, da sostenere senza l’ausilio di materiali, testi, dispense né formulari. La durata orientativa della prova è di due ore. La prova scritta ha una votazione massima raggiungibile fino a 20 punti. La prova orale, facoltativa, verterà su tutti gli argomenti teorici trattati a lezione. La prova orale ha una votazione massima raggiungibile fino a 20, ad integrazione del voto dello scritto. L'elaborato scritto in gruppo, da consegnare obbligatoriamente, verterà sull'analisi di casi studio da realizzare in additive manufacturing, con la definizione dei vincoli di progetto e la selezione delle soluzioni ottimali. L'elaborato scritto sarà valutato con un punteggio massimo di 12 punti. La prova scritta ed eventualmente quella orale sono volte a verificare la comprensione delle proprietà dei materiali processati tramite tecnologie additive, le correlazioni tra queste e le condizioni di processo e di post-processing e le principali caratteristiche delle soluzioni attualmente disponibili. La prova di gruppo è volta a verificare la capacità di applicare le conoscenze teoriche relative ai materiali a un esempio di progettazione di componenti per la loro produzione tramite tecnologie additive. La prova complessiva sarà valutata positiva con una votazione superiore a 18/30, con una votazione massima raggiungibile fino a 30L, includendo il voto della prova scritta, dell'elaborato scritto e della eventuale prova orale facoltativa.

L'apprendimento è basato principalmente sulle dispense distribuite dal docente (per alcune parti), su articoli di letteratura (forniti dal docente) e sugli appunti delle lezioni.

Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Meccanica dei materiali)Comprendere le caratteristiche del comportamento dei materiali strutturali: comportamento elasto-plastico dei materiali, fatica in controllo di tensione, di deformazione e ad altissimo numero di cicli; fatica con sollecitazioni multi assiali complesse; comportamento meccanico ad elevata velocità di deformazione; plasticità dei materiali metallici; cedimento per frattura duttile o fragile. Il creep. Capacità di utilizzare le conoscenze avanzate sul comportamento dei materiali all’interno del processo di progettazione. Capacità di analizzare cedimenti individuandone la causa e suggerendo i metodi per evitarle. Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Metallurgia meccanica)Comprensione del comportamento meccanico dei materiali strutturali in presenza di difetti e/o in ambienti aggressivi. Capacità di utilizzare le conoscenze avanzate sul comportamento dei materiali all’interno del processo di progettazione. Capacità di analizzare cedimenti individuandone la causa e suggerendo i metodi per evitarli.

Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Meccanica dei materiali)L’insegnamento si propone di fornire i concetti fondamentali e le principali applicazioni del comportamento meccanico dei materiali alle condizioni che portano al cedimento dei componenti strutturali sollecitati sia con carichi statici sia con carichi variabili e dinamici. L'insegnamento focalizza l'attenzione principalmente sui materiali metallici. Sono affrontate in modo approfondito le tematiche dell'elasticità , della plasticità , della fatica e del creep e sottolineati i possibili interventi progettuali sui componenti e sulla scelta dei materiali per evitare cedimenti in opera. Particolare attenzione è rivolta alla modellazione della risposta del materiale con leggi costitutive e di comportamento che possano essere utilizzate nei moderni software di calcolo numerico. L’insegnamento è offerto nell'orientamento "Progettazione meccanica" della Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica e fra le scelte consigliate della Laurea Magistrale in Ingegneria dei Materiali. Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Metallurgia meccanica)Il modulo di metallurgia meccanica si propone di fornire i concetti fondamentali del comportamento meccanico dei materiali nelle condizioni che portano alla frattura dei componenti strutturali sollecitati con carichi statici, con particolare attenzione per i materiali metallici e per gli effetti di fessure o altri difetti. Pertanto, dopo aver descritto i fenomeni di frattura ed i fondamenti del comportamento meccanico dei metalli, si svolgono in modo approfondito i temi della meccanica della frattura lineare elastica ed elastoplastica, dei meccanismi microscopici di frattura e della frattura assistita dall'ambiente, evidenziando i possibili metodi di analisi e di prevenzione dei cedimenti in opera.

Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Meccanica dei materiali)Programma 1) Introduzione al insegnamento e richiami di meccanica del continuo, elasticità . Richiami sullo stato di tensione, di deformazione e sulle ipotesi di rottura, modalità di cedimento dei materiali. Costanti elastiche dei materiali, proprietà elastiche di materiali metallici, ceramici e polimerici, materiali iperelastici. 2) Plasticità Introduzione agli aspetti microscopici della deformazione plastica, dislocazioni e difetti, prova di trazione, necking e modello di Bridgman, modellazione della curva di flusso plastico, incrudimento ed effetto Bauschinger, criteri di cedimento e plasticità multiassiale. Effetto di temperatura, strain-rate e triassialità sul comportamento plastico dei materiali. 3) Fatica Diagrammi SNP, metodi di determinazione delle curve di fatica, effetto delle tensioni medie e diagrammi di fatica. Dai provini ai componenti: fattori che influenzano la vita a fatica, effetto degli intagli. Fatica con carichi di ampiezza variabile: metodi di conteggio, ipotesi di danneggiamento cumulativo. Aspetti micro e macroscopici e meccanicistici della fatica; approccio alla fatica con la meccanica della frattura; legge di Paris, il fenomeno del ritardo; misura sperimentale della curva di Paris. Introduzione alla fatica oligociclica, Equazione di Manson-Coffin; effetto della tensione media; approcci a due stadi. Fatica cumulata e ipotesi di Miner. 4) L'effetto di intaglio in campo elastico, plastico e a fatica. 5) La plasticità ad elevati strain-rate: aspetti microscopici e modellazione. L'attivazione termica delle dislocazioni e i meccanismi atermici. Leggi costitutive per la modellazione della curva di flusso plastico per modelli termo-visco-plastici. 6) Modellazione della frattura e danno duttile Modelli per la previsione del cedimento di materiali fragili, modelli di cedimento di materiali duttili in condizioni di carico multiassiale, frattura per spall. Transizione duttile-fragile. 7) Comportamento in condizioni di carico idrostatico Comportamento dei materiali ad elevata triassialità , propagazione di onde di tensione e di shock, equazioni di stato multifase. 8) Modellazione del comportamento di materiali metallici sottoposti a creep. Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Metallurgia meccanica)1) Fenomeni di frattura Concetto di frattura duttile o fragile. Prova di Charpy e transizione fragile - duttile negli acciai ferritici. Meccanismi microscopici di frattura ed aspetto macroscopico e microscopico delle superfici di frattura. 2) Fondamenti cristallografici del comportamento meccanico dei metalli Tensione critica di clivaggio, teorica e reale. Nucleazione del clivaggio. Sistemi di scorrimento; tensione critica risolta di taglio; tensione di taglio teorica e reale. Ruolo delle dislocazioni nella deformazione plastica: moto delle dislocazioni, meccanismi di rafforzamento. Deformazione plastica per geminazione. 3) Meccanica della frattura lineare elastica (MFLE) Approssimazioni bidimensionali del campo tensionale. Effetti di intaglio e sensibilità all'intaglio. Propagazione di una fessura per clivaggio. Approccio energetico alla propagazione di una fessura (Griffith) e tasso di rilascio di energia elastica (G). Campi di tensione e deformazione all'apice di una fessura (Westergard, Irwin) e fattore di intensità delle tensioni (K). Calcolo del fattore K in casi particolari. Relazione tra G e K. Velocità di propagazione di una frattura fragile in una lastra infinita. Estensione della teoria di Griffith a materiali duttili. Zona plastica all'apice della fessura. Zona K-dominata e concetto di tenacità alla frattura (KIc). Misura della tenacità alla frattura: metodi, validità , effetti delle dimensioni delle provette. Valori tipici di KIc negli acciai. Competizione tra frattura fragile e duttile ed effetti di scala. 4) Meccanica della frattura elastica-plastica (MFEP) Propagazione stabile o instabile di una fessura e curva di resistenza alla propagazione (curva a-R). Limiti della MFLE ed introduzione alla MFEP. Apertura (CTOD), arrotondamento e lacerazione plastica all'apice della fessura. Relazione tra CTOD e K. Definizione e misura del CTOD critico: metodo della cerniera plastica, costruzione del diagramma CTOD - Δa, valore critico. Definizione e significato dell'integrale J di Rice. Zona J-dominata (zona HRR). Confronto tra zona HRR e zona K-dominata. Relazioni tra CTOD, J, G e K. Misura di J: metodi di prova; condizioni di validità ; confronto con le misure di KIc e di CTOD critico. Procedure di verifica di componenti contenenti difetti basate sui diagrammi FAD. 5) Fenomeni di frattura assistita dall'ambiente Principi generali e richiami sulla corrosione dei metalli. Prove sperimentali con campioni integri o precriccati. Fenomeni di tensocorrosione. Infragilimento da idrogeno: origini dell'idrogeno, assorbimento e diffusione dell'idrogeno, teorie HEDE ed HELP, effetti dell'idrogeno interno o ambientale sulle proprietà meccaniche Esercitazioni in laboratorio: misura di JIc; microfrattografia.

Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Meccanica dei materiali)Modalita di esame: Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Metallurgia meccanica)Modalita di esame: Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Meccanica dei materiali)Exam: Computer-based written test in class using POLITO platform; Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Metallurgia meccanica)Exam: Computer-based written test in class using POLITO platform;
... Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Meccanica dei materiali)L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma del insegnamento e la capacità di applicare i modelli di comportamento meccanico dei materiali alla soluzione di semplici problemi progettuali. Lo studente deve saper rispondere a semplici quesiti che dimostrino la sua comprensione delle relazioni costitutive che governano i fenomeni trattati durante il corso. L'esame si svolge al PC con l'ausilio della piattaforma dedicata di ateneo. L’esame è costituito da una parte con domande a risposta multipla (Meccanica dei Materiali) e a risposta aperta (Metallurgia Meccanica). La valutazione dello scritto è unica tra i due moduli (Meccanica dei Materiali e Metallurgia Meccanica) dell’insegnamento ed è espressa in trentesimi e si ottiene dalla somma dei due voti parziali (valutazione massima per ogni parte 16/16). L'esame viene sostento solo contestualmente per entrambi i moduli. La prova è considerata sufficiente se la votazione dello scritto è pari o superiore a 18/30, ma deve essere raggiunta la sufficienza di 8/16 su entrambi i moduli. Durante lo scritto non si possono portare in aula libri di alcun tipo o appunti dell’insegnamento. Tempo a disposizione: 1 ora per ogni modulo; le domande a risposta multipla, inerenti alla meccanica dei materiali, sono 16. I risultati della prova scritta saranno pubblicati sul portale della didattica. Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Metallurgia meccanica)Si svolge un esame scritto in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo, con durata di 1 ora per ciascun modulo. La valutazione dello scritto è unica per i due moduli dell’insegnamento (Meccanica dei Materiali e Metallurgia Meccanica) ed è espressa in trentesimi. La prova è considerata sufficiente se la votazione dello scritto è pari o superiore a 18/30. La parte dell'esame, riguardante il modulo di Metallurgia Meccanica, è costituita da 6 domande aperte, con uguale peso, che sono rivolte ad accertare la conoscenza e la comprensione di tutti gli argomenti trattati nel modulo e delle loro interrelazioni. Le risposte sono valutate sulla base della correttezza (rispetto allo stato dell'arte) e della completezza (rispetto agli argomenti trattati nel corso). Nella prova d’esame non è consentito l’uso di materiale didattico, né di dispositivi elettronici ulteriori (oltre al PC necessario per l'accesso alla piattaforma di ateneo).

Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Meccanica dei materiali)Slide fornite dal docente. I testi di approfondimento dai quali sono state ricavate le slide verranno segnalati dal docente. Al link suindicato sono rinvenibili i testi suggeriti, tra i quali si indica come primo riferimento: Joachim Rösler, Martin. Bäker, Harald. Harders, Mechanical Behaviour of Engineering Materials - Metals, Ceramics, Polymers, and Composites Textbook, 2007 Meccanica dei materiali/Metallurgia meccanica (Metallurgia meccanica)L'apprendimento è basato principalmente sulle dispense distribuite dal docente e sugli appunti delle lezioni. I seguente testi (disponibili in forma digitale nella biblioteca del Politecnico) sono consigliati per approfondimento. - Anderson T.L., 2017, Fracture mechanics: fundamentals and applications, fourth edition, CRC press. - Campbell F.C. (ed.), 2012, Fatigue and fracture: understanding the basics, ASM International.

Conoscenza dei principali tipi di meccanismi, delle loro caratteristiche funzionali e dei campi di impiego. Conoscenza di metodologie grafiche ed analitiche per la progettazione funzionale, l’analisi e la sintesi cinematica dei meccanismi. Capacità di effettuare l’analisi cinematica o dinamica di meccanismi anche per mezzo di programmi di calcolo sviluppati ad hoc.

L’insegnamento è inserito nell’orientamento "Automazione" e concorre alla formazione di un ingegnere in grado di svolgere attività di progetto inserite nel complesso contesto dell’automazione industriale. Al progettista di macchine automatiche sono richieste capacità di progettazione funzionale che riguardano sia la scelta del tipo di meccanismo maggiormente indicato per un contesto applicativo caratterizzato da requisiti specifici in termini di precisione, affidabilità , costo, produttività , sostenibilità , sia il successivo dimensionamento delle parti che compongono la macchina. L’insegnamento intende conseguentemente approfondire la conoscenza dei principali tipi di meccanismi per la trasmissione e trasformazione del moto utilizzati nei sistemi di automazione, fornendo gli strumenti ed i metodi di progetto e coinvolgendo gli studenti in attività di laboratorio informatico e sperimentale, dedicate a percorsi di analisi e sintesi di macchine automatiche. Infine, sono presentati alcuni strumenti per l’analisi dinamica dei meccanismi, con particolare riguardo alla correlazione tra la legge del moto generata dai meccanismi e l’insorgenza di eventuali fenomeni vibratori indesiderati.

Introduzione all'insegnamento: la terminologia, le tipologie di meccanismi, l’analisi di mobilità . Richiami di cinematica: la cinematica dei corpi rigidi e dei moti relativi. La progettazione del movimento: proprietà dei diagrammi delle alzate e delle accelerazioni, gli angoli di trasmissione. Una particolare attenzione è rivolta alle modalità con cui vengono descritte le caratteristiche cinematiche proprie di ogni famiglia di meccanismi ed alle metodologie per l’analisi del funzionamento, anche in relazione ai parametri dimensionali. Meccanismi a camma: tipologie, la scelta della legge di movimento, sintesi grafica ed analitica, accoppiamenti di forma e di forza. Meccanismi per moto intermittente: meccanismi a ruota libera, a croce di Malta, ruote stellari, intermittori, meccanismi differenziali. Sistemi articolati: manovellismi, pentalateri ed esalateri, meccanismi con indugio e a corsa regolabile, cenni sulla sintesi di sistemi articolati. Dinamica dei sistemi: analisi elastodinamica e risposta in frequenza, il problema della scelta dei motori, accoppiamento di macchine motrici e operatrici: accoppiamento diretto, con riduttore di velocità , con meccanismi.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group essay;
... L’esame in forma scritta è dedicato a verificare i risultati di apprendimento attesi, in particolare la conoscenza dei principali tipi di meccanismi, la conoscenza di metodologie grafiche ed analitiche per l’analisi e la sintesi cinematica dei meccanismi e la capacità di effettuare l’analisi cinematica o dinamica di meccanismi. La durata della prova scritta è di circa un’ora. Durante l’esame non è consentita la consultazione del materiale didattico. L’esame consiste in due o tre domande poste ad ogni candidato, relative ai contenuti delle attività di lezione, laboratorio ed esercitazione. È oggetto specifico di verifica la presentazione di relazioni relative alle attività svolte presso i laboratori informatici e sperimentali. Le relazioni devono essere caricate nella sezione materiale del portale della didattica prima della prova d’esame e contenere la descrizione dell’obiettivo dell’attività e delle modalità di soluzione del problema trattato, i programmi realizzati, i risultati ottenuti in forma grafica ed un commento dei risultati. Ogni studente riceve direttamente le domande ed elabora le risposte in modalità scritta. Al termine della prova scritta è prevista anche una breve discussione orale su quanto elaborato e sul contenuto delle relazioni. La parte relativa alle relazioni e la relativa discussione concorrono al voto finale con un peso pari al 25%.

P.L. Magnani, G. Ruggieri, Meccanismi per Macchine Automatiche, UTET, Torino. C. Ferraresi, T. Raparelli, Meccanica applicata, CLUT, Torino.

Lo studente dovrà acquisire conoscenza delle caratteristiche dei sistemi meccatronici, considerando tipiche applicazioni per il controllo della posizione, della velocità , della forza in servosistemi meccanici. Verranno acquisite conoscenze relative a sistemi con attuazioni elettriche, pneumatiche ed idrauliche, con particolare riguardo ai componenti di sensorizzazione, di interfaccia e di regolazione della potenza. In particolare saranno acquisite conoscenze riguardo alle prestazioni dei componenti proporzionali pneumatici sia di tipo digitale sia di tipo continuo (valvole proporzionali e servovalvole). Lo studente dovrà essere in grado di effettuare l’analisi di servosistemi meccatronici, il dimensionamento di sistemi di attuazione controllata e la modellazione e simulazione di servosistemi a fluido.

L’insegnamento è inserito nell’orientamento "Automazione". Esso intende affrontare le problematiche riguardanti i dispositivi misti meccanici - elettronici presenti nelle applicazioni dell'automazione industriale e descrivere alcuni esempi caratteristici al riguardo, con l’obiettivo di formare figure professionali con competenze multidisciplinari.

Descrizione L'insegnamento affronta le problematiche riguardanti i dispositivi misti meccanici - elettronici presenti nell'automazione industriale e presenta alcune applicazioni caratteristiche al riguardo. Vengono in particolare analizzati componenti di sensorizzazione, sia descrivendo le tipologie costruttive e funzionali degli strumenti atti al rilievo delle tipiche grandezze fisiche e meccaniche, sia i componenti di interfaccia e di regolazione della potenza, considerando tipiche attuazioni elettriche, pneumatiche ed idrauliche. In particolare vengono descritte le prestazioni dei componenti proporzionali pneumatici sia di tipo digitale sia di tipo continuo (valvole proporzionali e servovalvole). Vengono infine analizzati tipici schemi di sistemi di controllo della posizione, della velocità , della forza in servosistemi meccanici. Programma delle lezioni Definizione di sistema meccatronico. Componenti costituenti un sistema meccatronico: attuazione, sensorizzazione, interfacciamento, controllo. Specifiche di progetto e caratteristiche funzionali. Cenni su differenti tipologie di attuazione: elettrica, oleoidraulica e pneumatica. Trasmettitore e interfaccia. Scopo, funzione, e requisiti dei trasduttori utilizzati nei sistemi meccanici automatizzati. Struttura funzionale. Caratteristiche statiche: sensibilità , linearità , risoluzione, isteresi. Caratteristiche dinamiche: modello di un sistema meccanico. Richiami di funzioni di trasferimento e spazio degli stati. Esempi. Sistemi di ordine 0,1,2. Identificazione del sistema nel dominio del tempo e in frequenza. Criteri di scelta dei sensori per macchine automatiche. Principi di trasduzione. Trasduttori meccanici, pneumatici, elettrici, ottici, sonici. Trasduttori resistivi, capacitivi, induttivi, laser, effetto Hall, piezoelettrici. Trasduttori digitali: encoder e riga ottica. Tipologie costruttive di sensori per il rilievo delle grandezze meccaniche: prossimità , spostamento, velocità , forza, coppia, pressione. Scopo, funzione e requisiti dei dispositivi di interfaccia nell'attuazione a fluido (oleodinamica e pneumatica). Valvole continue e digitali. Valvole proporzionali e servovalvole. Tipologie costruttive. Blocchi funzionali di valvole proporzionali: regolazione, comando, attuazione. Valvole proporzionali in pressione e in portata. Caratteristiche funzionali, ambientali, elettriche, dimensionali, gradi di protezione, caratteristiche statiche e dinamiche. Criteri di scelta e di dimensionamento di interfacce in servosistemi a fluido. Modellazione di valvole proporzionali. Applicazioni di sistemi meccatronici con attuazione a fluido. Controlli di forza, di posizione, di pressione. Effetto dei disturbi e metodi per eliminarne gli effetti. Applicazioni delle tecniche di controllo analogico e digitale nei sistemi meccatronici. Problematiche di acquisizione di segnali analogici, di conversione A/D e D/A e di comunicazione digitale. Esempi di applicazioni industriali di sistemi meccatronici.

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria;
Exam: Compulsory oral exam;
... L'esame viene svolto in forma orale sui contenuti del programma delle lezioni e delle esercitazioni. Tipicamente l’esame si sviluppa in tre domande: 1) una delle quali riguarda la presentazione del modello di un servosistema di controllo posizione, o velocità , o forza, o pressione, o portata, in attuazione elettrica o a fluido, 2) una seconda riguarda aspetti metodologici di dimensionamento del servosistema, risposta dinamica, prestazioni dei dispositivi, configurazioni/architetture, 3) una terza domanda è fatta sulle relazione dei laboratori, che devono essere presentate all'atto dell'appello all'esame. Viene dato particolare valore alla capacità dell'allievo di interpretare e spiegare il funzionamento del servosistema, di predire gli andamenti delle grandezze fisiche presenti, di correlare le prestazioni dei diversi componenti il servosistema al fine di determinare la prestazione dell'intero servosistema, di evidenziare maggiormente il senso fisico rispetto al mero modello analitico. La discussione degli elaborati sui laboratori ha un peso fino al 30% della valutazione finale. La durata tipica è 45 minuti a esame. Il voto massimo è 30/30 e lode.

Documentazione fornita dal docente. [1] Bertolino A.C., De Martin A., Nesci A., Sorli M., “Meccatronica - Analisi, progettazione e modellazione di servosistemi�, CLUT Torino, 2021 [2] Bracco G., Sorli M., Laboratori di Meccatronica 1/ed con Connect– Mc Graw Hill Education - (2022), pp. 129, EAN:9788838654855, ISBN 9788838654855 [3] Bishop R. H.: "The Mechatronics Handbook", CRC Press, 2002 [4] Nordmann R., Birkhofer H., "Elementi di macchine e meccatronica", Mc Graw Hill, 2006 [5] Jacazio G., Piombo B.: "Meccanica Applicata alle Macchine - vol.III Regolazione e servomeccanismi", Levrotto & Bella, Torino, 1994. [6] Doebelin E.O., "Measurement systems - Application and design" McGraw Hill [7] Shetty D., Kolk R.A., "Mechatronics System Design", PWS Publishing Company, Boston, 1997 [8] Sorli M., Quaglia G., "Applicazioni di Meccatronica", CLUT Editrice Torino, aprile 1996 [9] Viersma T.J.: "Analysis, synthesis and design of hydraulic servosystems and pipelines", Elsevier, 1980

Conoscenza approfondita delle caratteristiche di funzionamento e di rendimento dei motori termici per trazione. Conoscenza delle architetture dei motori e dei problemi dinamici connessi. Conoscenza dei principali apparati di alimentazione dell’aria e del combustibile. Conoscenza delle problematiche della combustione nei motori e della loro influenza sul rendimento e sulle emissioni di inquinanti. Capacità di definire le specifiche di progetto dei sistemi di propulsione tenendo conto dei vincoli tecnologici, economici ed ambientali. Capacità di definire le architetture dei sistemi di propulsione sulla base delle specifiche di progetto. Capacità di progettare e sviluppare i motori dal punto di vista termofluidodinamico.

L'insegnamento di Motori a Combustione Interna, parte dell’orientamento “Propulsione dei Veicoli Terrestri� del Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica, fornisce le conoscenze necessarie per comprendere il funzionamento, le prestazioni e l’impatto ambientale dei motori a combustione interna, nonché per una loro prima progettazione dal punto di vista termofluidodinamico. Nonostante le politiche europee prevedano lo stop alla vendita di nuove auto con motore a combustione a partire dal 2035, questa tecnologia continua a rivestire un ruolo fondamentale, sia nei mercati extraeuropei che nei settori heavy-duty, off-road e marino. La formazione offerta risponde quindi a una domanda reale da parte dell’industria, e rappresenta una solida base per opportunità occupazionali nel campo della progettazione, della simulazione numerica, della sperimentazione e del controllo dei sistemi propulsivi termici. L’insegnamento quindi riveste un ruolo chiave nella formazione dell’ingegnere meccanico, fornendo competenze fondamentali su sistemi di conversione dell’energia ancora oggi centrali per la mobilità e per l’industria manifatturiera. In un contesto di transizione energetica, il corso permette di comprendere i limiti delle tecnologie tradizionali e di contribuire in modo consapevole allo sviluppo di soluzioni più sostenibili.

GENERALITÀ, CLASSIFICAZIONE, FASI, RENDIMENTI, PRESTAZIONI DEI MOTORI (circa 12 h) Richiami sulla classificazione dei motori alternativi in base alle caratteristiche di funzionamento, alle caratteristiche cinematiche, in base ai tempi. Richiami sul rendimento limite, sul rendimento termodinamico interno e sul rendimento organico e sulla pressione media effettiva al variare della dosatura e della velocità angolare. EQUILIBRAMENTO DEI MOTORI ALTERNATIVI (circa 3h) Forze e momenti agenti sul motore alternativo. Criteri per la scelta dello sfasamento delle manovelle e per la loro disposizione longitudinale. Equilibramento di forze o momenti residui con masse su alberi supplementari. Motori a V, motori "boxer" e motori stellari. Ordine di accensione ALIMENTAZIONE DELL'ARIA (circa 12 h) Coefficiente di riempimento nei motori a 4T: generalità , studio particolareggiato, analisi dell'apparato di distribuzione. Sovralimentazione con compressore trascinato meccanicamente od azionato da turbina a gas di scarico. ALIMENTAZIONE DEL COMBUSTIBILE (circa 9 h) Alimentazione del combustibile nei motori ad accensione comandata - Requisiti generali, problemi di ripresa e di avviamento a freddo. - Apparati di iniezione elettronica. Alimentazione del combustibile nei motori Diesel: - Requisiti in termini di polverizzazione e di penetrazione del getto. - Sistemi di iniezione meccanica (cenni) e sistemi di iniezione di tipo "common rail". COMBUSTIONE (circa 6 h) Generalità : velocità di reazione e temperatura di accensione. Macchine a compressione rapida e tempi di induzione. Combustibili per motori ad accensione comandata e ad accensione per compressione. COMBUSTIONE NEI MOTORI AD ACCENSIONE COMANDATA (circa 6 h) Propagazione della fiamma in miscele combustibile-comburente preformate. Anomalie di combustione: preaccensione, autoaccensione, misfiring, detonazione. Numero di ottano. COMBUSTIONE NEI MOTORI AD ACCENSIONE PER COMPRESSIONE (circa 6 h) Ritardo all'accensione, combustione diffusiva, rumore di combustione Numero di cetano. Fumosità , limiti di dosatura, problemi di polverizzazione, diffusione, turbolenza, penetrazione dello spray di combustibile. EMISSIONI DI INQUINANTI (CENNI) (circa 12 h) Effetti nocivi, meccanismi di formazione, influenza dei parametri geometrico-costruttivi e dei parametri di funzionamento. Metodi di abbattimento degli inquinanti: catalizzatori a tre vie, trappole per il particolato, catalizzatori ossidanti e catalizzatori riducenti SCR ed LNT. Legislazione vigente e cicli di prova.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Group essay;
... L’esame è svolto esclusivamente in forma scritta e consta di: - quattro domande a risposta aperta, riguardanti sia le lezioni sia le esercitazioni numeriche e di laboratorio svolte (5 punti per domanda), - un esercizio di calcolo volto a verificare la padronanza dello studente per quanto riguarda la determinazione dei principali parametri operativi e di progetto dei motori (7 punti). La durata è di due ore. Non è consentito l’utilizzo di alcun tipo di materiale didattico di supporto (libri, appunti, ecc.). La correzione viene effettuata individualmente, di norma immediatamente dopo il termine della prova scritta. Un esempio di compito scritto viene distribuito durante il semestre tramite il portale della didattica, in modo da consentire agli studenti di valutare la propria preparazione. Le relazioni relative alle esercitazioni di calcolo assegnate durante il semestre concorrono alla determinazione del voto finale per un massimo di 4 punti, che si sommano al voto dell'esame scritto. La valutazione di ciascuna relazione è espressa su una scala da 0 a 4 punti, secondo i seguenti livelli: 0-1 insufficiente (analisi incompleta o non corretta, priva di interpretazione fisica dei risultati); 1-2 sufficiente (analisi corretta ma superficiale, discussione risultati limitata); 2-3 buono/molto buono (analisi corretta e ben strutturata, risultati correttamente interpretati); 3-4 eccellente (analisi rigorosa e approfondita, con discussione critica dei risultati). Lo svolgimento e la consegna (tramite caricamento sul portale della didattica nella sezione "Elaborati") delle relazioni assegnate durante il semestre e’ condizione necessaria per l’ammissione alla prova scritta. Le relazioni possono essere svolte in gruppi, composti da non più di 3 studenti ciascuno. Infine, è possibile partecipare, con frequenza settimanale, ad una prova a quiz composta da 10 domande a risposta chiusa (Kahoot), ed acquisire, nel caso di partecipazione ad almeno l'80% dei quiz con risultato sufficiente (6 risposte corrette su 10), un ulteriore punto da sommare al voto dell'esame scritto finale ed alla valutazione delle esercitazioni, raggiungendo quindi un punteggio massimo di 32/30, cui corrisponde la valutazione di 30 e lode. L'esame si propone di verificare che lo studente abbia acquisito una adeguata conoscenza del funzionamento dei motori a combustione interna dal punto di vista termofluidodinamico, e sia in grado di analizzare criticamente, anche in termini quantitativi, differenti soluzioni costruttive e tecnologiche sia per quanto riguarda il loro costo complessivo durante l'intero ciclo di vita, sia per quanto riguarda il loro impatto ambientale in termini di emissioni di sostanze inquinanti e climalteranti.

È consigliabile frequentare lezioni ed esercitazioni, servirsi degli appunti per la preparazione dell'esame, dal momento che non esiste un unico testo che tratti tutti gli argomenti dell'insegnamento in modo simile a quello adottato. Testi per approfondire singoli argomenti, ove ciò sia necessario nella futura attività professionale, sono i seguenti: • G. Ferrari: “Motori a combustione interna�, Ed. Esculapio, 2016, ISBN: 9788874889716. • J. B. Heywood: “International combustion engine fundamentals�, McGraw-Hill, 2nd Ed. 2018, ISBN-10: 1260116107. • “Automotive Handbook�, R. Bosch Ed., 7° Ed., 2007 – ISBN 978-0-76801953-7 Il materiale didattico fornito durante il corso sarà reso disponibile in formato elettronico tramite il portale della didattica.

Knowledge of the physical, technical and design aspects of some typical energy systems. Basic knowledge of the design aspects of fluid distribution networks and steam generators. Knowledge of the numerical techniques that can be applied for modeling fluid networks. Knowledge of the numerical techniques for the analysis of energy systems involving radiation heat transfer Knowledge of the numerical techniques for the optimization of energy components Ability to calculate the energy demand of a building and the energy provided by the heating system and equipment. Ability to implement the numerical techniques necessary to model fluid distribution network. Ability to implement a numerical model for the description of radiative heat transfer in engineering systems

The subject aims to present and discuss some advanced topics in the field of engineering thermodynamics and heat transfer. Both theoretical and applied aspects are considered. In particular, modeling and numerical methods are presented and applied to relevant systems in engineering thermodynamics. This course is designed to broaden the student’s background required for the analysis and design of real systems and devices involving fluid flow and heat transfer phenomena.

Generality. The subject is structured on theoretical lessons and practical applications. In particular, a district heating system (pipe network + thermal plant + thermal storage system) is considered as the application of the numerical methods that are introduced. The first part of the course is focused on the simulation and optimization of energy components using continuum mechanics. The a pplication to relevant energy components, such as heat exchangers, Thermal storage units, etc. is proposed using a commercial software. The second part of the course is focused on fluid distribution networks. On the basis of conservation equations introduced in previous courses fluid distribution networks are theoretically characterized. Computational techniques are introduced to numerically solve the fluid dynamic and thermal problems typical of a fluid distribution network. Then the student is required to apply the methods illustrated during the lectures to a district heating network. In the last part of the subject , convection and radiation heat transfer are considered. Radiation exchange between gray bodies and radiative behavior of participating media, such as gases, are presented. The zonal model is presented as numerical technique to solve radiative heat transfer problems involved in engineering systems. An application of the zonal model to a steam generator is proposed. In such analysis both convective and radiative heat transfer are numerically modeled in order to compute the temperature field in the system and the radiative heat transfer rate. Topics. Introduction to the subject. Introduction to numerical techniques and its relevance in the field of the field of engineering thermodynamics. Radiative exchange between gray surfaces. Net radiative heat flux. Introduction to radiative heat transfer: geometrical definitions, emitted radiation, incident radiation, interaction between radiation and matter. Black and gray body concepts. Radiative heat transfer between black surfaces. Introduction to zonal model and radiative heat transfer in a cavity of grey surfaces. Total interchange areas and adiabatic surfaces. Radiative heat transfer in the presence of a participating media. Gas-surface and surface-surface radiative exchange. Real gas model and direct flux surfaces. Energy balances. Recall of the continuum mechanics. Continuity, momentum and energy equations. Initial and boundary conditions. One dimensional form of the equations. Introduction to networks. Numerical models for the analysis of fluid distribution networks. Constrains, objectives, type of problem and methodologies involved in the analysis of typical real networks. Graph theory and mono-dimensional models of complex systems. Topological model, branch and node concept. Definition of graph, tree, co-tree, cut-set and loop. Incidence matrix an major topological correlations. Physical models and conservation equations. The steady-state fluid dynamic problem for a fluid distribution network. SIMPLE algorithm for the solution of the fluid-dynamic problem. Upwind method for the solution of the thermal problem.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Written test; Group project;
... The exam consists of three parts: 1) evaluation of the practices (this part contributes for about 40% to the final mark). This part aims at providing the students the opportunity to apply the theoretical aspects to real engineering problems; 2) written exam based on the theoretical aspects discussed during the course and their applications to the proposed application. The written exam is composed by 4 questions (two on theoretical aspects and two on the practices) and lasts about 2 hours. Text or notes are not allowed during the exam. This part aims at checking the specific knowledge and abilities of the students; (this part contributes for about 50% of the final mark); 3) an optional oral integration mainly with the aim of integrating the evaluation provided by the written exam and check both theoretical knowledge and the ability to apply these concepts to practical cases (this part contributes for about 10% to the final mark). The oral exam lasts about 20 minutes.

A textbook covering the program of the course is available. Notes of the lectures available online on the "Portale della Didattica". Textbooks: A. Sciacovelli, V. Verda, R. Borchiellini. Numerical Design of Thermal Systems, Clut, 2015 A. Bejan, "Advanced Engineering Thermodynamic" John Wiley & Sons 1997. F.P. Incropera, D.P. DeWitt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, 2002. H.C. Hottel, A. F. Sarofim. "Radiative Transfer" McGraw – Hill, Inc. 1967. M. F. Modest, "Radiative heat transfer" Academic Press 2003. R. Siegel, J.R. Howell, "Thermal radiation heat transfer". CRC Press, 1992.

L'insegnamento intende fornire all’allievo la conoscenza approfondita delle moderne tecniche di produzione assistita dal calcolatore, sviluppando in esso l’abilità di definire la strategia produttiva più idonea in funzione del prodotto e del volume produttivo e di individuare le adeguate tecniche di time compression per la riduzione dei tempi di sviluppo del prodotto e del processo e delle attrezzature di produzione. L’allievo dovrà essere in grado di esprimere valutazioni sulle strategie di industrializzazione e produzione in atto, di formulare e di sviluppare nuovi approcci ai fini di una maggiore integrazione con conseguente riduzione di tempi e aumento di competitività delle aziende manifatturiere. Al termine del semestre si chiederà allo studente di: 1. conoscere i sistemi produzione assistita dal calcolatore e gli applicativi software presenti sul mercato; 2. conoscere le tecnologie abilitanti del piano "Industria 4.0"; 3. conoscere le modalità di progettazione e costruzione degli stampi per l'iniezione dei polimeri termoplastici; 4. individuare le tecniche di time compression per la riduzione dei tempi di sviluppo prodotto/processo; 5. impiegare tecniche di fabbricazione additiva e reverse engineering; 6. applicare tali tecniche a casi applicativi.

Nell'insegnamento sono esaminate le tecniche integrate di progettazione e produzione impiegate nell’industria manifatturiera con l’obiettivo della riduzione del time-to-market nell'ottica della concurrent engineering. Prerequisito è la disponibilità del modello matematico tridimensionale, pertanto vengono inizialmente descritti i sistemi di interfaccia per lo scambio dati. La progettazione (ambito CAD) è quindi trattata dal punto di vista del suo collegamento con la produzione (ambito CAM). Segue la trattazione della IV Rivoluzione Industriale nota come «Industria 4.0» e le relative tecnologie abilitanti. Sono descritte le tecniche di fabbricazione additiva, per la realizzazione di particolari di qualsiasi geometria direttamente dal CAD senza l’impiego di utensili e le attività attuabili dalla Reverse Engineering nell’ambito dello sviluppo prodotto e nella fase di collaudo di accettazione sia degli elementi che delle attrezzature di produzione. Completa l'insegnamento la descrizione e lo studio della progettazione e della produzione delle attrezzature (stampi) impiegate nella fabbricazione di componenti in materiale polimerico con la tecnologia dello stampaggio a iniezione.

1. Concurrent Engineering e Integrazione CAD/CAM. • Definizione integrata del prodotto e del processo; • Definizione di integrazione CAD/CAM; • Strutture hardware e software per l’integrazione con i sistemi CAM; • Esempi di Integrazione. 2. Industria 4.0 • Base di partenza; • La IV rivoluzione industriale; • Le tecnologie abilitanti; • I nuovi modelli di business; • Il nuovo ruolo dell’uomo; • Il contesto internazionale; • Il contesto nazionale; • Il piano nazionale: incentivi, digital innovation hub e competence center. 3. La fabbricazione additiva (FA) • La filosofia della fabbricazione per piani e la sua giustificazione economica; • L’integrazione con i sistemi CAD; • I processi Industriali consolidati; • I sistemi in fase di sviluppo; • Valutazione delle prestazioni delle varie tecniche. 4. Le applicazioni della fabbricazione additiva • Prototipazione rapida; • Attrezzaggio rapido; • Produzione rapida. 5. La reverse engineering (RE) • La filosofia della reverse engineering; • Metodi e dispositivi di rilevazione dei punti; • Sistemi di scansione con e senza contatto; • Ricostruzione del modello matematico dell’oggetto copiato; • Il collaudo di accettazione; • Integrazione con la fabbricazione additiva. 6. Gli stampi per l'iniezione dei polimeri termoplastici • Richiami sul processo di stampaggio ad iniezione; • Tipologie di stampi; • Pre-esame progettativo del componente da stampare; • Sistemi di alimentazione; • Sistemi di estrazione del pezzo; • Sistemi di condizionamento; • Sistemi di sfiato; • Elementi mobili per la sformatura; • Esempi di soluzioni progettuali e costruttive.

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Compulsory oral exam; Group project;
... L'esame finale è volto ad accertare l'acquisizione delle conoscenze relative alle tecniche di produzione assistita dal calcolatore per componenti in materiale polimerico ed è composto da due fasi: - la prima prevede una prova orale sugli argomenti trattati nelle lezioni; - la seconda prevede la discussione della challenge (compito sfidante) di gruppo sviluppata durante le esercitazioni La prova orale consiste in quattro domande aperte ed ha una durata media di circa 40 minuti. La prova orale è volta ad accertare la conoscenza dello studente relativa alle tecniche di produzione assistita dal calcolatore. La challenge (compito sfidante) è volta a valutare la capacità degli studenti di applicare le tecniche di design for additive manufacturing su componenti in materiale polimerico, mediante un lavoro in team. La prova orale concorre alla definizione del voto finale per un massimo di 24 punti su 30. Il voto dell'orale viene integrato con la valutazione della challenge fino ad un massimo di 6 punti aggiuntivi. In caso di valutazione massima (30 su 30), la lode viene assegnata a discrezione del docente.

• Appunti del docente • McMahom C., Browne J., CAD/CAM from Principles to Practice, Addison Weshley Publishing Company. • Gatto A., Iuliano L., Prototipazione Rapida: la Tecnologia per la Competizione Globale, Tecniche Nuove, Milano. • G. Bertacchi, "Manuale dello Stampaggio progettato", Tecniche Nuove. • H. Gastrow, "Stampi per iniezione, 130 progetti collaudati", Tecniche Nuove.

Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di processo con metodi numerici)L'obiettivo dell’insegnamento è quello di presentare le metodologie numeriche utilizzate nel campo della simulazione dei processi tecnologici. Al termine dell'insegnamento si chiederà allo studente di: - conoscere i metodi numerici per la simulazione di processo; - conoscere i principali processi utilizzati per la realizzazione di componenti in materiali polimerici; - essere in grado di utilizzare le tecniche di compressione del tempo nella fase di progettazione prodotto/processo; - essere in grado di utilizzare la simulazione software per ottimizzare i processi di produzione di componenti in materiali polimerici.Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di prodotto con metodi numerici)L'obiettivo dell’insegnamento, composto da due moduli (uno di carattere progettuale, l’altro tecnologico) è quello di presentare le metodologie numeriche utilizzate sia nel campo della progettazione meccanica sia in quello della simulazione dei processi tecnologici. Al termine dell'insegnamento si chiederà allo studente di: - essere in grado di eseguire verifiche strutturali con il metodo agli elementi finiti in campo lineare; - conoscere i metodi numerici per il calcolo delle sollecitazioni e per la simulazione di prodotto; - conoscere i metodi numerici per il calcolo delle sollecitazioni e per la simulazione di prodotto; - conoscere i metodi numerici per il calcolo delle sollecitazioni e per la simulazione di processo; - conoscere i principali processi utilizzati per la realizzazione di componenti in materiali polimerici; - essere in grado di utilizzare le tecniche di compressione del tempo nella fase di progettazione prodotto/processo; - essere in grado di utilizzare la simulazione software per ottimizzare i processi di produzione di componenti in materiali polimerici.

Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di processo con metodi numerici)Per lo sviluppo di un nuovo impianto o per il miglioramento di un processo produttivo esistente, la simulazione di processo consente alle aziende manifatturiere di esplorare possibili scenari produttivi, di analizzare l'impatto di eventuali modifiche al processo e di individuare le aree di miglioramento e le cause di eventuali inefficienze. In questo modulo vengono illustrate le metodologie numeriche utilizzate nel campo della simulazione dei processi tecnologici. In questo contesto, verranno illustrati i principali approcci di simulazione utilizzati nel campo dei processi produttivi. Particolare attenzione sarà rivolta alle nuove tecnologie di simulazione utilizzate nel panorama dell'Industria 4.0. Seguirà un'analisi dettagliata della simulazione del processo di stampaggio a iniezione di termoplastici. Tale modulo di carattere tecnologico è affiancato da un modulo di carattere progettuale, che illustrerà i metodi numerici agli elementi finiti a supporto della progettazione meccanica.Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di prodotto con metodi numerici)Nell'insegnamento sono illustrate le metodologie numeriche utilizzate sia nel campo della progettazione meccanica sia in quello della simulazione dei processi tecnologici. L'insegnamento è costituito da due moduli: uno di carattere progettuale ed uno di carattere tecnologico. Per la parte riguardante la progettazione meccanica sono presentati i metodi numerici agli elementi finiti per la simulazione e il calcolo in condizioni statiche, ed per applicazioni dinamiche lineari. Per la parte di simulazione di processo sono presentati i principali approcci simulativi utilizzati nell’ambito dei processi produttivi. Particolare attenzione verrà mostrata per le nuove tecnologie di simulazione utilizzate nell’ambito dell'Industria 4.0. Seguirà l'analisi dettagliata della simulazione del processo di stampaggio ad iniezione di materiali termoplastici.

Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di processo con metodi numerici)- Introduzione alla simulazione dei processi produttivi (5 h) - L'Industria 4.0 e la simulazione dei processi produttivi (3 h) - Generalità sulle materie plastiche sui relativi processi di trasformazione (1,5 h) - Teoria e simulazione dello stampaggio ad iniezione di materiali termoplastici (8 h) - L’interpretazione dei risultati della simulazione e le strategie per il miglioramento della qualità del manufatto (6 h) - Il ruolo della simulazione di processo nella progettazione degli stampi per lo stampaggio ad iniezione (1,5 h).Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di prodotto con metodi numerici)Modulo di Progettazione di prodotto con metodi numerici (docente: Prof. A. Somà ) - Analisi Matriciale di Strutture (Principi fondamentale del metodo agli elementi finiti. Funzione di forma. Matrice di rigidezza e sue proprietà . Elementi molla. Elementi truss. Matrice di trasformazione delle coordinate. Carichi nodali equivalenti. Matrice costitutiva del materiale). - Metodo degli Elementi Finiti (Metodi variazionali per la definizione della matrice di rigidezza. Matrice di rigidezza dell'elemento truss ricavata con il metodo dei lavori virtuali. Elementi a due dimensioni. Stato piano di tensione. Stato piano di deformazione. Coordinate generalizzate. Coordinate naturali. Elementi isoparametrici. Jacobiano e sue applicazioni nelle operazioni di derivazione e integrazione. Metodi di integrazione numerica; punti di integrazione. Metodologie di modellazione. Criteri di convergenza. Elementi assialsimmetrici. Elementi a guscio sottile. Shell di Kirchoff. Shell di Mindlin. Il locking - Analisi Dinamica FEM (Concetti fondamentali di analisi dinamica negli elementi finiti. Vibrazioni libere e smorzate). Vibrazioni forzate. Formule fondamentali per i sistemi ad un grado di libertà . Fattore di amplificazione e risonanza. Matrici in analisi dinamica. Matrici di massa "consistenti" e "concentrate". Analisi modale. Guyan reduction. Subspace iteration. Analisi transitoria dinamica. Sovrapposizione modale. Il fattore di partecipazione modale. Cenni sui Metodi di integrazione diretta; metodi impliciti ed espliciti. Analisi di risposta armonica.

Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di processo con metodi numerici)Modalita di esame: Prova orale facoltativa; Elaborato progettuale in gruppo; Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di prodotto con metodi numerici)Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di processo con metodi numerici)Exam: Optional oral exam; Group project; Computer-based written test in class using POLITO platform; Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di prodotto con metodi numerici)Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group essay;
... Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di processo con metodi numerici)L'esame del modulo di Progettazione di processo con metodi numerici è volto ad accertare l'acquisizione delle conoscenze obiettivo dell'insegnamento. In particolare, nell’esame del modulo saranno verificate le conoscenze dello studente sulle tecniche di simulazione adottate nella fase di progettazione del processo, sui principali processi utilizzati per la realizzazione di componenti in materiali polimerici e sulla simulazione software per l’ottimizzazione dei processi di produzione di componenti in materiale polimerico. L'esame del modulo consiste in tre parti: (i) prova scritta con domande a risposta multipla, (ii) discussione in gruppo dell’elaborato progettuale e (iii) prova orale facoltativa. La valutazione finale è data dalla somma delle tre parti. La lode verrà assegnata solo a chi sosterrà l’orale rispondendo in modo particolarmente completo ed esaustivo e adottando una adeguata capacità di esposizione. Prova scritta con domande a risposta multipla (punteggio massimo 12/30) La prova della durata di un’ora consiste in 24 domande a risposta multipla valutate al massimo 0,5 punti ciascuna e senza penalizzazione nel caso di risposta non corretta oppure mancante. Durante la prova scritta non è possibile utilizzare materiale didattico. La prova è svolta su PC portatile (il cui reperimento è a carico dello studente) tramite opportuna piattaforma di Ateneo. Tale prova è finalizzata alla valutazione delle conoscenze dello studente su: - principi base della simulazione dei processi produttivi - integrazione tra la simulazione dei processi produttivi e l’Industria 4.0 - generalità sulle materie plastiche e sui relativi processi di trasformazione - teoria e simulazione dello stampaggio ad iniezione di materiali termoplastici - principi base di progettazione degli stampi per lo stampaggio ad iniezione Discussione in gruppo dell’elaborato progettuale (punteggio massimo 18/30) L’elaborato progettuale è finalizzato alla valutazione attraverso il lavoro di gruppo delle competenze degli studenti nell'adozione delle tecniche di simulazione numerica per la progettazione (e l’ottimizzazione) del processo di stampaggio a iniezione di un componente plastico. L’elaborato progettuale è discusso in gruppo e la valutazione considera: (a) la completezza, (b) la correttezza delle soluzioni proposte (c) la pertinenza delle informazioni fornite e verifica la capacità di analizzare situazioni pratiche e di applicare le conoscenze acquisite in un problema produttivo specifico. Prova orale facoltativa (punteggio di ±3/30) La prova orale consiste in una unica domanda che verte ad accertare le capacità dello studente nell’applicare su casi concreti le conoscenze acquisite nell’ambito delle tecniche di simulazione dei processi di produzione. La prova orale può modificare sia in positivo che in negativo il voto ottenuto nelle parti precedenti dell'esame. Gli studenti possono richiedere la parte orale facoltativa solo se il voto ottenuto è almeno 18/30. La durata dell'esame orale è di circa 15 minuti. La valutazione complessiva dell’insegnamento è la media aritmetica (arrotondata in eccesso) delle valutazioni finali ottenute nel modulo di Progettazione di prodotto con metodi numerici e nel modulo di Progettazione di processo con metodi numerici.Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di prodotto con metodi numerici)Modulo di Progettazione di prodotto con metodi numerici (docente: Prof. A. Somà ) L’esame consiste in una prova scritta seguita da una prova orale. Per accedere alla prova orale il candidato deve aver superato la prova scritta con almeno una votazione di 18/30. La prova orale deve essere sostenuta nella stessa sessione in cui è stata superata la prova scritta. Prova scritta La prova della durata di un'ora consiste in 18 domande a risposta multipla valutate al massimo 1 punto ciascuna e 2 domande a risposta aperta valutate al massimo 6 punti ciascuna. Durante la prova scritta non si può utilizzare materiale didattico. Si accede alla prova orale con 18/30 della prova scritta. Prova Orale Per la partecipazione all'esame orale è necessario presentare le relazioni scritte relative alle esercitazioni di progetto. Le relazioni di progetto dovranno essere redatte e depositate da ciascuna squadra sul portale della didattica entro la fine dell’insegnamento. La prova orale consiste nella discussione degli elaborati di progetto e di una verifica sugli argomenti svolti a lezione. La valutazione complessiva del modulo di Progettazione di Prodotto si ottiene dalla media delle valutazioni della prova scritta e della prova orale.

Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di processo con metodi numerici)Le dispense, stampati delle diapositive utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all’insegnamento sul Portale della Didattica. I testi consigliati per approfondimenti: - S. Kalpakjian, S.R. Schmid, Manufacturing Engineering & Technology, Prentice Hall - AA. VV., Manuale dello Stampista, Tecniche Nuove, Milano - G. Bertacchi, Manuale dello Stampaggio progettato, Tecniche Nuove, Milano. Progettazione di prodotto e di processo con metodi numerici (Progettazione di prodotto con metodi numerici)Modulo di Progettazione di prodotto con metodi numerici (docente: Prof. A. Somà ) - A. Gugliotta, Elementi finiti, Editrice Otto - R.D. Cook, Concepts and applications of finite element analysis, Wiley - K.J. Bathe, E.L. Wilson, Numerical methods in finite element analysis, Prentice Hall

Parte Meccanica Lo studente che segue con profitto l’insegnamento acquisisce le conoscenze necessarie a confrontarsi con le realtà relative alla progettazione dei veicoli ferroviari dal punto di vista funzionale e costruttivo, nel rispetto delle normative tecniche vigenti. Gli aspetti di apprendimento attesi riguardano principalmente quattro tematiche: gli aspetti progettuali e costruttivi del veicolo e delle sospensioni, l'impianto frenante del veicolo ferroviario, il sistema di trazione e di trasmissione del moto e gli aspetti normativi e di valutazione delle prestazioni d'insieme del veicolo. Parte Elettrica Lo studente che segue l’insegnamento svilupperà la capacità di interpretare correttamente la documentazione tecnica relativa agli azionamenti elettrici per la trazione ferroviaria. Lo scopo è quello di fornire allo studente le conoscenze necessarie per effettuare le scelte e i compromessi tecnici implicati dalla specificazione delle caratteristiche e delle prestazioni degli azionamenti di trazione.

Obiettivo dell’insegnamento è fornire agli studenti la conoscenza degli aspetti funzionali, costruttivi e progettuali peculiari dei veicoli ferroviari tradizionali, metropolitani e ad alta velocità a trazione elettrica. In particolare, l’insegnamento fornisce all’allievo le conoscenze di sistema affinché sia in grado di conoscere i principi di progettazione funzionale e di specificazione tecnica degli azionamenti elettrici, le diverse opzioni tecnologiche in funzione delle prestazioni e del servizio richiesto e di valutare i problemi connessi al loro impiego nei mezzi di trasporto su rotaia. Vengono inoltre analizzati gli aspetti relativi alla dinamica del veicolo ferroviario ed alle relative problematiche per veicoli merci, passeggeri o ad alta velocità . Tali aspetti sono analizzati studiando in particolare le problematiche del contatto ruota-rotaia durante la marcia in rettilineo, in curva e in trazione/frenatura. Sia gli aspetti relativi alla dinamica del veicolo, che quelli relativi alla costruzione dei veicoli sono inquadrati considerando gli aspetti normativi e le problematiche di esercizio. L'insegnamento è organizzato in due parti, la prima inerente agli aspetti meccanici, la seconda relativa alla trazione elettrica.

PARTE MECCANICA (50h) L'insegnamento è organizzato in quattro sezioni principali: la prima riguarda aspetti introduttivi e generali relativi al sistema ed ai veicoli ferroviari; questa parte inquadra i vincoli progettuali posti dal sistema, dal quadro normativo e descrive sommariamente l'evoluzione dei veicoli e la loro classificazione prendendo ad esempio il parco circolante sul territorio nazionale. La seconda sezione riguarda la progettazione dei sottosistemi meccanici del veicolo ferroviario, con particolare riguardo agli aspetti funzionali e strutturali, ai materiali e processi impiegati e alle tecniche di progettazione. La terza sezione riguarda i sistemi frenanti utilizzati nei rotabili. La quarta sezione riguarda i sistemi di trasmissione. In aggiunta a questi argomenti, sono trattati altri aspetti di carattere generale tra cui le macchine elettriche ed i convertitori elettronici di potenza impiegati per la trazione, lo studio della dinamica del veicolo, le forze scambiate tra ruota e rotaia ed il loro rapporto con la sicurezza di marcia ed il comfort del passeggero. • Generalità sul trasporto ferroviario (10h) o Introduzione e cenni storici sull'evoluzione dei sistemi di trasporto ferroviario o Linea ferrata (cenni): Tipologie di linee, caratteristiche tecnologiche e prestazionali di base o Vincoli di progettazione del veicolo ferroviario o Classificazione dei veicoli in funzione dell’impiego e relative caratteristiche o Materiale motore: cenni di meccanica della locomozione, aderenza, trazione bassa. pantografo/catenaria • Elementi costruttivi dei veicoli ferroviari (6h) o Ruote, assili, boccole o Organi della Repulsione e di collegamento o Sistemi di guida Boccola o Elementi di sospensione o Struttura dei veicoli • Carrelli Ferroviari (6 h) o carrelli per vicoli merci o carrelli per vicoli passeggeri o Carrelli per locomotive • Dinamica del veicolo ferroviario (8h) o Interazione Ruota-rotaia o Stabilità di marcia o Sicurezza di marcia o Comfort del passeggero • Frenatura del convoglio (9h) o Note storiche, requisiti del freno ideale o Tipologie di impianti frenanti o Componenti pneumatici utilizzati nell’impianto freno o Sistemi vuoto-carico o Sistemi anti-pattinamento o Calcolo dell’energia in frenata e dello spazio di frenata • Sistemi di trasmissione (8h) o Tipologie di trasmissioni per locomotive elettriche e Diesel o Trasmissioni meccaniche o Trasmissione idrostatiche ed idrodinamiche • Cenni relativi alla manutenzione dei rotabili (3h) TRAZIONE ELETTRICA (50h) • Cenni storici sull’evoluzione dei sistemi di trasporto ferroviario (3h) • Macchine elettriche per la trazione ferroviaria (12h) o Macchine in corrente continua o Macchina asincrona o Macchine sincrone • Elettronica di potenza e regolazione dei motori di trazione (15h) o Componenti per l’elettronica di potenza o Strutture di conversione o Principi di controllo degli azionamenti elettrici • Sistemi elettrici per la trazione ferroviaria (10h) o Reti elettriche per la trazione e sottostazioni di alimentazione o Sistemi di trazione a corrente continua con regolazione reostatica o Sistemi di trazione a corrente continua con regolazione elettronica o Sistemi di trazione a corrente alternata o Sistemi ausiliari o Cenni sulla segnalazione ferroviaria • Esempi di locomotive ed elettrotreni (10h) o Locomotive in corrente continua o Locomotive politensione o Elettrotreni per il trasporto ferroviario ad alta velocità o Sistemi di trazione diesel-elettrico

Modalita di esame: Test informatizzato in laboratorio; Prova scritta (in aula);
Exam: Computer lab-based test; Written test;
... L'esame consiste in una prova scritta, articolata in due parti: Parte 1 (Meccanica) e Parte 2 (Trazione Elettrica). Ciascuna parte sarà valutata indipendentemente con un risultato in trentesimi (inclusa lode). E' richiesta la sufficienza (18/30) in ognuna delle due parti. Il voto finale è ottenuto dalla media dei risultati delle due parti. Parte 1 (Meccanica): durata 1 ora. Lo studente deve rispondere a quattro quesiti a risposta aperta. Tipicamente la prima relativa ad aspetti costruttivi, la seconda ai sistemi di frenatura, la terza ai sistemi di trasmissione e la quarta ad aspetti più generali. Il candidato ha a disposizione due ore per rispondere a tutte le domande. Il risultato dell'esame sarà ottenuto facendo la media dei singoli voti ottenuti in ciascuna domanda. Parte 2 (Trazione Elettrica): durata 30 minuti. consiste in 20 domande a risposta multipla inerenti a specifici argomenti nell'ambito del programma svolto. E’ obbligatoria la prenotazione all'esame tramite il portale della didattica. Durante la prova scritta (parte 1 e parte 2) non si potranno consultare testi, dispense e formulari; è ammesso l’utilizzo della calcolatrice per la risoluzione degli eventuali quesiti di calcolo. Potrà essere valutato l'impiego della piattaforma Exam anche per la prova da svolgersi presso un LAIB.

Lezioni di costruzioni di materiale ferroviario / Franco Di Majo La dinamica del veicolo ferroviario / Romano Panagin Handbook of Railway Vehicle Dynamics/ S. Iwnicky Modern Railway Track/ C. Esveld. F. Marignetti, La trazione ferroviaria – I sistemi a guida vincolata', Società Editrice Esculapio, 2018; G. Vicuna, 'Organizzazione e tecnica ferroviaria', CIFI Ed, 1986. Dispense dell'insegnamento.

Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva A)L’insegnamento intende fornire all’allievo una buona conoscenza teorica del metodo degli elementi finiti (campo statico lineare), delle metodologie di ottimizzazione e della loro implementazione nei codici di calcolo. Lo studente sarà in grado di utilizzare uno o più programmi di ottimizzazione, in particolare topologica, per la soluzione di problemi di bassa/media complessità in campo strutturale allo scopo di individuare la geometria ottimale di componenti/sistemi da realizzare mediante l’impiego di tecnologie di fabbricazione additiva.Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva B)Lo studente acquisirà le conoscenze per gestire problematiche legate al controllo di posizione e di velocità di assi di macchine utensili. Sulla base di tali conoscenze lo studente sarà in grado di affrontare problemi complessi riguardanti lo sviluppo delle traiettorie utensile in un ambiente 3D. In particolare sarà in grado di utilizzare in ambiente Matlab gli strumenti di simulazione utili allo studio della cinematica e dinamica multi-body e al controllo di velocità e posizione di sistemi meccanici. Verranno svolte esercitazioni di laboratorio utilizzando alcune librerie di Simulink e Simscape.

Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva A)L’insegnamento è finalizzato a fornire un’introduzione generale al metodo degli elementi finiti, alle metodologie di ottimizzazione e, in particolare, alle metodologie di ottimizzazione topologica nonché alla loro applicazione per la progettazione di componenti o sistemi da realizzare mediante fabbricazione additiva. L'utilizzo del metodo degli elementi finiti è oggigiorno molto diffuso in tutti o gran parte dei settori disciplinari, anche quello meccanico, e l'impiego delle metodologie di ottimizzazione riveste un ruolo di grande importanza soprattutto nelle realtà produttive coinvolte nella progettazione e produzione di componenti e sistemi meccanici ad alto valore aggiunto.Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva B)L'insegnamento si propone di fornire allo studente i fondamenti teorici relativi ai fenomeni di base connessi con la precisione di una macchina per fabbricazione additiva e, in generale, di una macchina automatica per movimentazione o posizionamento di componenti. Tali fenomeni riguardano l'attrito, lo studio cinematico e dinamico di strutture 3D e il controllo di velocità o posizione di un sistema meccanico motorizzato. Tali fondamenti risultano utili alla comprensione del funzionamento della macchina e anche alla progettazione della stessa al fine di aumentarne la precisione o la velocità .

Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva A)Lezioni teoriche (29 h) Analisi matriciale: - Concetti di base: nodi, vettore delle forze, vettore degli spostamenti, matrice di rigidezza. - Valutazione della matrice di rigidezza per un elemento monodimensionale (vettori delle forze equivalenti alla presenza di carichi di tipo distribuito). - Rotazione del sistema di riferimento e della matrice di rigidezza. - Imposizione delle condizioni al contorno e soluzione del problema di equilibrio. Metodo degli elementi finite in campo statico lineare: - Formulazione generale: principio dei lavori virtuali e minimo dell’energia potenziale totale (metodo di Ritz) per problemi strutturali, metodo dei residui pesati (metodo di Galerkin), forze nodali equivalenti alla presenza di carichi di tipo distribuito. - Elementi finite monodimensionali: elemento asta e elemento trave inflessa. - Elementi finiti bidimensionali: elementi membranali a tre e Quattro nodi, elementi flessionali a quattro nodi. - Elementi finiti tridimensionali: elementi a quattro nodi (tetraedrici), a otto nodi (esaedrici), a sei nodi (cunei). - Elementi finiti isoparametrici: formulazione e integrazione mediante metodo di Gauss. - (Stima dell’errore: valutazione della qualità della soluzione approssimata e strategie per il miglioramento.) - (Metodi di discretizzazione: discretizzazione mediante algoritmi automatici, adattività , analisi della convergenza della soluzione). - Matrici di massa: formulazione congruente e a parametri concentrati. Metodo degli elementi finiti in campo termico: - Descrizione generale del problema termico (condizioni al contorno). - Elementi finite utilizzati in campo termico. Introduzione ai problemi di ottimizzazione: - ottimizzazione parametrica, di forma e topologica - problemi di ottimizzazione continua, discreta e mista - regione ammissibile, soluzioni ammissibili e soluzione ottima - criteri di ottimalità Ottimizzazione non vincolata: - minimizzazione monodimensionale (linesearch) - Steepest Descent (S.D. o metodo del gradiente) - metodo del gradiente coniugato (C.G.) - metodo di Newton (per l’ottimizzazione) - metodo di Broyden per sistemi non lineari - metodi quasi-Newton (o metodi secanti) - minimi quadrati non lineari Ottimizzazione vincolata - vincoli di uguaglianza (Lagrange) - vincoli di disuguaglianza (Kuhn-Tucker) - Programmazione Quadratica Sequenziale (SQP) - metodi di penalizzazione - programmazione lineare: Metodo del Simplesso - metodo Interior Point (IP) Ottimizzazione topologica: - SIMP method - Level Set method - ESO-BESO method Esercitazioni / Laboratori (21 h) Le esercitazioni vengono svolte presso un laboratorio informatico e prevedono l’utilizzo di programmi commerciali di ottimizzazione di forma e topologica per la soluzione di problemi di progettazione ottimale con particolare attenzione alla possibile produzione mediante tecnologie di fabbricazione additiva. Le esercitazioni verranno effettuate in piccoli gruppi sotto la guida del docente con la stesura di una relazione da presentare in sede di esame. Sono inoltre previste: • una o più testimonianze aziendali sui vari argomenti trattati nell’insegnamento; • visite presso aziende operanti nel settore della fabbricazione additiva (se possibile).Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva B)Lezioni teoriche (29 h) • Introduzione sulle macchine automatiche e in particolare su quelle per fabbricazione additiva • Aspetti tribologici di base legati alle macchine per fabbricazione additiva o attrito e fenomeno stick&slip o regimi di lubrificazione • Cinematica e dinamica di strutture multi-corpo o tipologia di strutture cinematiche o strutture a catena aperta o strutture parallele o a catena chiusa o matrice Jacobiana o analisi delle singolarità (esempi) • Pianificazione delle traiettorie o esempi su macchine per fabbricazione additiva • Componentistica di base delle macchine per fabbricazione additiva o sistemi di movimentazione o guide pneumatiche e a strisciamento o motori CC e motori a passo o sensori di posizione • Controllo di posizione e di velocità o controllo PID di un asse di posizionamento • Definizione dei margini di stabilità di un sistema controllato o studio risposta in frequenza o controllo PID motore CC Esercitazioni / Laboratori (21 h) Sono previste esercitazioni in aula per la soluzione di esercizi su argomenti trattati a lezione. Inoltre sono previste esercitazioni in laboratorio per la simulazione numerica in ambiente Matlab/Simulink/Simscape di problemi di cinematica e dinamica di sistemi multi-body e di controllo di posizione e di velocità di sistemi meccanici. Le esercitazioni riguarderanno: o modellazione stick&slip o trasmissione a cinghia per movimentazione carrello di stampa o cinematica 3D del deltarobot o definizione profili di velocità e traiettorie o generazione traiettoria con raccordo e G-code o modellazione motore a passo in Simscape

Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva A)Modalita di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale individuale; Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva B)Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;
Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva A)Exam: Compulsory oral exam; Individual project; Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva B)Exam: Written test; Compulsory oral exam;
... Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva A)La prova orale prevede la risposta a 1/2 domande relative agli argomenti trattati nelle lezioni. Le domande poste avranno lo scopo di verificare l’apprendimento delle conoscenze base sul metodo degli elementi finiti e sulle metodologie di ottimizzazione affrontate durante il corso. Il punteggio massimo assegnato all’esame orale è di 30/30. L’esame orale è accompagnato dalla discussione della relazione relativa alle esercitazioni svolte presso il laboratorio informatico con un punteggio massimo di 30/30. Il voto finale dell'esame relativo alla parte A del corso risulta dalla media pesata dei voti conseguiti nella parte orale (peso 27/30) e nella discussione della relazione (peso 3/30). Il voto dell’esame integrato è dato dalla media delle valutazioni ottenute nelle due parti del corso (parte A e parte B).Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva B)La prova finale consisterà in un esame scritto della durata di 2 ore e in una prova orale obbligatoria. La prova scritta sarà comprensiva di due esercizi e di una domanda di teoria. Non potranno essere consultati né libri né appunti durante la prova. Il punteggio massimo assegnato alla prova scritta è 27/30. L’esame scritto è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale del corso e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi. La prova orale verterà soprattutto sulla discussione di una relazione sulle attività di laboratorio informatico, che potrà essere svolta in piccoli gruppi. Tale prova sarà volta ad accertare che lo studente abbia effettivamente svolto le esercitazioni di laboratorio. I dettagli in merito ai codici di programmazione in Matlab, Simulink e Simscape potranno essere oggetto di domande. In ultimo, ma non meno importante, potranno essere richieste domande di teoria sui principali argomenti svolti a lezione. La valutazione massima per la prova orale è 6/30. Il voto finale del modulo B sarà la somma del punteggio della prova orale e della prova scritta, dando quindi la possibilità di raggiungere la lode. Il voto finale dell’esame risulterà dalla media dei voti conseguiti nel modulo A e nel modulo B.

Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva A)Gli studenti potranno usufruire di dispense e slide utilizzate a lezione che saranno messe a disposizione sul Portale della Didattica. I testi di riferimento per la parte relativa al metodo degli elementi finiti sono i seguenti: - Belingardi G., Introduzione al metodo degli elementi finiti - Reddy, J.N. 'An introduction to the finite element method', McGraw-Hill, 2006 I testi di riferimento per la parte relativa alle metodologie di ottimizzazione sono i seguenti: - G.N. Vanderplaats 'Multidiscipline Design Optimization', 2007 - O. Sigmund, M. P. Bendsøe 'Topology Optimization: Theory, Methods, and Applications', 2004 Si consigliano i seguenti testi di approfondimento sul metodo degli elementi finiti: - Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Zhu J.Z. The finite element method: its basis and fundamentals, Elsevier Butterworth-Heinemann, 2005. - Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Zhu J.Z. The finite element method:for solid and structural mechanics, Elsevier Butterworth-Heinemann, 2005.Progettazione per la fabbricazione additiva (Progettazione per la fabbricazione additiva B)Le dispense, stampati delle diapositive utilizzate a lezione, saranno messe a disposizione degli studenti iscritti all'insegnamento sul Portale della Didattica. Testi di approfondimento: F. Colombo, A. Trivella, Exercises of multi-body kinematics and dynamic, CLUT. G. Belforte, Manuale di Pneumatica, Tecniche Nuove, 2005. I. Gibson, D.W. Rosen, B. Stucker, Additive Manufacturing Technologies, Springer V. Viktorov, F. Colombo, Automazione dei sistemi meccanici: Corso di base, CLUT, 2013.

At the end of the course, students are expected to have acquired knowledge in the following fields: • Key techniques for design under the perspective of the Quality of a product/service (FMEA - Failure Mode and Effects Analysis, QFD - Quality Function Deployment, etc ...). • Methods and techniques for competitive analysis (Market Analysis, Benchmarking, etc ...). • Principles and methods of measurement and Quality control in manufacturing systems and service provision. • Understanding of fundamental concepts related to the current standards for Quality (ISO 9000 and 14000) both locally (for Quality Management System of an organization) and at national level (Italy Quality System and related activities accreditation and certification). • Plan and implementation of the main techniques of Statistical Process Control (Process Capability, Control Charts, etc ...) and Acceptance Control (Sampling Plan, Product Test, etc ...). • Methods of assessment, selection and monitoring of suppliers. Concerning the future application in the professional life of the acquired knowledge, at the end of the course, the student will have taken the methodological skills for independently designing, implementing and managing a Quality Management System for an organization providing products or services.

The course (which is compulsory for the Master of Science in Management Engineering) provides the skills to analyze in detail the important aspects of Quality Management Systems related to companies/services. Course objectives are: • Stimulating student awareness of the concepts of Quality of a product/service and competition-oriented design. Particular attention will be devoted to the general problem of measuring Quality. • Presenting a structured framework of the Italian Quality System and the accreditation and certification activities. • Describing the main techniques of Process Control and Acceptance Monitoring in the acquisition phase of semi-processed/raw-materials and during the introduction on the market of end-products/services. • Stimulating capabilities of design and verification of the entire supply chain, starting from the market demand analysis, up to the policies of outsourcing/insourcing of facilities and support structures. Real evidences of Quality practitioners and case studies will complement the course.

1. Preliminary concepts (5 h) The meaning of Quality. Quality Terminology. An historic overview of Quality Methodology. Quality in design and production. 2. Quality in Design (20 h) Quality and Innovation. Quality Function Deployment. Customer Requirements, Technical Characteristics and Relationship Matrix. The prioritization of Technical Characteristics. Competition Driven Design: Qbench algorithm. Quality costs. Prevention, Inspection, Scraps and field interventions. Supplier-customer chain. Claims management. 3. Quality in Services (10 h) The concept of service. Definition and main characteristics of services. Differences and analogies between product Quality and service Quality. Design and industrialization of a service. Methods and models for the implementation of Quality measurement of products and services. 4. Statistical Process Control (30 h) Fundamentals of statistical methods for Quality. Modeling Process Quality. Nominal specifications and service tolerances. Variability and natural tolerances of a process. Sum of tolerances. Control charts for variables and attributes. Process capability analysis. Acceptance Sampling. Lot by lot acceptance sampling by attributes. The OC curve. Acceptance sampling by variables. MIL STD 105E standard. MIL STD 414 standard. 5. Quality standards (5 h) Italian Quality System. Design and implementation of a Quality system. ISO 9000 standards. Accreditation and certification of Quality systems. The Quality manual. The role of certifiers and certification organisms. 6. Quality and procurement (10 h) General Framework to analyze procurement processes. Technical elements influencing purchasing decisions. Suppliers evaluation (qualification and evaluation, performance indicators, insourcing-outsourcing, etc.). Design of a Performance Measurement System.

Modalita di esame: Test informatizzato in laboratorio; Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Computer lab-based test; Group project;
... The course materials will be taught through a series of lectures, in which classroom participation is strongly encouraged. The exam will be based on a written test, of about two hours, containing: (i) exercises concerning SPC techniques; (ii) theoretical open questions concerning the totality of the topics covered. Exercises and theoretical questions will be "balanced" in order to ascertain the achievement of the learning outcomes, expected from the course. Students will use the material indicated by the professor – i.e., specific statistical tables and a free-formula sheet; lecture notes, books, manuals, laptops, tablets or smartphones will be strictly forbidden. During the course, students will also be involved in an optional teamwork project. In the case of positive evaluation, team members will gain 1 or 2 extra points. The maximum possible grade for the exam will be 30L, including the said extra points. Even though the standard exam is written, the professor reserves the right to perform a supplemental oral exam. On the other hand, requests for oral examination by students will not be accepted.

In addition to course notes and documents distributed by the teacher, the following reference texts are recommended: • Franceschini F., Advanced Quality Function Deployment, St. Lucie Press/CRC Press LLC, Boca Raton, FL, 2002. ISBN/ISSN 1-57444-321-6. • Franceschini F., Galetto M., Maisano D., Mastrogiacomo L., Ingegneria della Qualità : Applicazioni ed Esercizi (III edizione, II ristampa). CLUT Editrice, Torino, 2019. • Franceschini F., Galetto M., Maisano D., Indicatori e misure di prestazione per la gestione dei processi. Ed. Il Sole 24 ORE Libri, Milano, 2007. • Franceschini, F., Galetto, M., Maisano, D., Designing Performance Measurement Systems: Theory and Practice of Key Performance Indicators, Springer International Publishing, Cham, Switzerland, 2019. • Montgomery D.C., Introduction to Statistical Process Control, 5th Ed., J. Wiley, New York, 2005.

Lo studente che segue con profitto l’insegnamento acquisisce la capacità di progettazione ed esercizio di un sistema di trasporto ad impianto fisso con individuate potenzialità e prestazioni, nel rispetto della normativa tecnica vigente ed ottimizzando le risorse disponibili; a tal fine, si considerano utili – da eventuali insegnamenti precedenti o contestuali - la conoscenza della domanda di trasporto o di mobilità oppure le esigenze di logistica da soddisfare ed una competenza di base sulle componenti infrastrutturali, meccaniche ed elettriche utilizzabili negli impianti di trasporto. Sono inclusi nei sistemi di trasporto quelli a carattere più innovativo, ad elevata automazione. Al termine dell’insegnamento gli studenti saranno in grado di: - conoscere il procedimento da seguire per progettare e mettere in esercizio un sistema di trasporto ad impianto fisso; - distinguere tutte le componenti principali di un sistema di trasporto ad impianto fisso comprensive delle modalità di trasmissione del moto; - dimensionare le parti salienti di un elevatore (dimensionamento, parti meccaniche e potenze richieste) sulla base della domanda di trasporto; - progettare un impianto di trasporto monofune, sulla base della potenzialità oraria richiesta; - calcolare spazi, tempi e consumi nell’esercizio di un treno in linea; - dimensionare un terminal intermodale per le merci; - gestire una stazione di smistamento ferroviario ed un terminal intermodale, inland o portuale; - scegliere tra sistemi di trasporto urbano sulla base di prestazioni, potenzialità e caratteristiche salienti; - confrontare alterative tra impianti di movimentazione per il trasporto intermodale; - scegliere tra alternative di sistemi di trasporto merci in base alla domanda, al tipo di territorio da servire e prestazioni da garantire; - ottimizzare un flusso di merci tra varie origini e destinazioni sulla base di disponibilità , impieghi, costi e vincoli al contorno; - utilizzare le norme tecniche per il dimensionamento e la progettazione di un qualunque tipo sistema di trasporto ad impianto o fisso.

Insegnamento base dell'orientamento inerente ai Trasporti con relativi sistemi ed impianti, per soddisfare la domanda di mobilità e di trasporto merci, con relativa logistica esterna agli stabilimenti industriali. Obiettivo dell’insegnamento è fornire agli studenti la capacità di progettare, dimensionare e conoscere il funzionamento dei sistemi di trasporto cosiddetti “ad impianto fisso� – vale a dire ferroviari, per metropolitane, tramvie ed a fune, anche ad automazione integrale e di carattere più innovativo (ad esempio, people mover urbani) – comprensivo dei relativi consumi energetici e delle relative infrastrutture terminali per lo scambio modale, impianti di movimentazione e per il deposito. L’insegnamento si articola su due parti: la prima è inerente ai principi ed alle metodologie per la progettazione ed esercizio di sistemi di trasporto ferroviari, metropolitani, a fune - inclusi quelli urbani – ed innovativi (ad esempio APM e sistemi a levitazione magnetica); la seconda, più breve, riguarda i sistemi di trasporto merci e la logistica esterna, con particolare riferimento al trasporto intermodale, con relativi impianti ed infrastrutture, quali i terminali per il trasporto combinato, i terminali portuali, gli interporti. Sono incluse le tecniche di ottimizzazione per lo spostamento delle merci. L’insegnamento, anche per studenti in Erasmus+, prevede alcune lezioni ad hoc in inglese per poter conoscere termini e la fraseologia specifici del settore, ormai sovente inserito in un contesto internazionale a livello aziendale, dei servizi, nella Pubblica Amministrazione e normativo.

I parte - Sistemi di trasporto ferroviari, funiviari, metropolitani Sistemi di trasporto ad impianto fisso: impianti a fune montani ed urbani, sistemi ferroviari e metropolitane per la mobilità delle persone e trasporto promiscuo Fondamenti e metodologie di progettazione dei sistemi di trasporto [3 h] 1. Norme tecniche e procedure tecnico-amministrative per la progettazione e realizzazione di sistemi ed impianti di trasporto; normative di riferimento per le diverse tipologie di impianti e sistemi di trasporto. 2. Presupposti per la progettazione dei sistemi di trasporto: quantificazione della domanda ed applicazione della teoria delle code d’attesa; richiami. Progettazione ed esercizio degli impianti a fune: elevatori o ascensori, sistemi funiviari per applicazioni montane ed urbane [28.5 h]. Classificazione, principi di funzionamento e di calcolo di elevatori ed impianti a fune; funi metalliche; configurazione delle funi in opera; elementi costitutivi e progettazione degli impianti; calcolo di forze e potenze; esercizio, manutenzione e controlli non distruttivi sugli impianti a fune; cenni sui principi di funzionamento degli azionamenti e sicurezza; sistemi di trasporto a fune per applicazioni urbane. Progettazione ed esercizio di sistemi di trasporto ferroviari e per il trasporto pubblico, a guida vincolata [36 h] 1. Sistemi di trasporto ferroviari tradizionali e ad alta velocità : richiami sulle linee e sul materiale rotabile; elementi costitutivi e per il dimensionamento dei convogli ferroviari; interazione veicolo-infrastruttura; ranghi di circolazione delle linee; esercizio ferroviario ed integrazione tabellare, con relativi calcoli sui consumi energetici; sistemi di segnalamento, controllo e sicurezza ferroviaria; richiami sull’elettrificazione delle linee; vincoli nella progettazione ed utilizzo delle linee ferroviarie in relazione all’esercizio e prestazioni richieste ai veicoli ferroviari; materiale rotabile ad assetto variabile e relativi effetti sull’esercizio; relazioni tra progettazione ed esercizio delle linee ferroviarie ad alta velocità ; calcolo della capacità delle linee in relazioni all’infrastruttura, impianti, materiale rotabile e modalità di esercizio. 2. Caratteristiche progettuali, elementi di dimensionamento ed esercizio di sistemi di trasporto a guida vincolata convenzionali (tramvie, metropolitane, metropolitane leggere) e sistemi di trasporto innovativi di derivazione metropolitana (people mover e metropolitane a guida automatica). II parte - Trasporto Merci e Logistica Esterna [12.5 h] 1. Trasporto multimodale ed intermodale, unità di carico e per il carico, unità di trasporto intermodale (UTI). 2. Stazioni di smistamento, terminali per il trasporto intermodale delle merci, terminal gateway, attrezzature e tecniche di movimentazione. 3. Elementi di dimensionamento e funzionamento di interporti o piattaforme logistiche, dei porti e descrizione della catena logistica. 4. Metodi di ottimizzazione e scelta per la logistica nel trasporto intermodale.

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Compulsory oral exam; Group project;
... L’apprendimento trova riscontro sia nella redazione del progetto di massima di un sistema di trasporto ad impianto fisso, normalmente con trazione a fune, svolto nel corso del periodo didattico (tra settembre e gennaio, con consegna prima del termine ultimo delle lezioni), sia nello svolgimento di brevi esercizi in aula, finalizzati a risolvere problemi ricorrenti nella progettazione, esercizio e gestione dei sistemi ed impianti di trasporto. L’esame di profitto consiste nella redazione e consegna della suddetta breve esercitazione, svolta in piccoli gruppi anche in laboratorio, e concordata all'inizio del periodo didattico, con una successiva prova orale sul programma svolto. Non è prevista la prova scritta. Con la media, in trentesimi, del voto dell’esercitazione e della prova orale si ottiene il voto finale. È obbligatorio prenotarsi sul portale della didattica; in caso d’impossibilità a presentarsi all’orale, la prenotazione deve essere cancellata. L’esame orale può essere sostenuto solo in caso di votazione delle esercitazioni pari ad almeno 6/10 e verte sull’effettiva acquisizione delle conoscenze e competenze maturate anche in occasione delle esercitazioni. L’accertamento delle conoscenze avviene con almeno due domande sulla parte sviluppata del programma ed è integrato dalla valutazione degli elaborati applicativi precedentemente consegnati. Il voto massimo è trenta e lode.

• Dispense a cura del docente sugli argomenti trattati, distribuite nel corso delle lezioni - Dalla Chiara B., Alberto D., Zannotti G. (2024), Impianti a fune per trasporto persone e materiali - Evoluzione, elementi costitutivi, progettazione ed esercizio, II edizione, EGAF, giugno 2024 (testo di riferimento sul tema) - Normative sulla progettazione degli elevatori e degli impianti a fune (per consultazione, su portale didattica) - Dalla Chiara B., Vitali V., Cableway Design Package (C.D.P.) – Software package and Users’ handbook / Software impianti a fune (S.I.F.) – Pacchetto software e Manuale dell’utente, Politecnico di Torino, su rete interna del Politecnico - Dalla Chiara B., Engineering and design of railway systems, pp. 1-296, Politecnico di Torino, Ed. CLUT, 2012 (testo di riferimento in inglese sul tema) - Dalla Chiara B., Sistemi di trasporto intermodali: progettazione ed esercizio, 2024, EGAF Ed. (testo di riferimento in italiano sul tema, anche su sito Ed. EGAF).

Gli allievi al termine del semestre avranno acquisito le competenze necessarie all’analisi e alla progettazione di sistemi di controllo applicati nell’ambito dei trasporti. Saranno quindi in grado di definire le architetture dei sistemi di controllo, di valutare e selezionare gli azionamenti, i sensori e le catene di misura, e di svilupparne il progetto mediante opportuni software di simulazione.

L’insegnamento è inserito nell’ambito dell’orientamento trasporti e intende fornire gli elementi fondamentali per l’analisi e la progettazione di sistemi automatici con applicazione all’ambito dei sistemi di trasporto.

Saranno analizzati i principali sensori ed attuatori , le tecniche di controllo di alcuni sistemi di trasporto e sollevamento. Saranno analizzate tecniche di controllo per alcuni sistemi utilizzati nell’ambito dei trasporti: impianti di sollevamento, sistemi ferroviari, sistemi di trasporto a fune, anche con riferimenti agli aspetti di sicurezza. Sarà inoltre sviluppata un’analisi generale delle tecniche di calcolo dell’incertezza, taratura e verifica di taratura della strumentazione. Di seguito il dettaglio del programma Parte di misure: 4 ore Incertezze e misurazione, verifica di taratura della strumentazione 4 ore Generalità sui sensori e la strumentazione per i mezzi di trasporto 4 ore Protocolli di comunicazione 4 ore Generalità sui microcontrollori ed in particolare su Arduino uno 4 ore Preparazione alle esercitazioni in laboratorio ed a casa Parte di Controllo: 4,5 ore Generalità sui controlli automatici 4,5 Ore – controllori fuzzy 3 ore Aspetti di sicurezza nei sistemi controllati 3 ore Controllo di sistemi di sollevamento 3 ore Controlli per gru 6 ore Controlli nei sistemi ferroviari 3 ore Controlli nei sistemi di trasporto di gas 3 ore Controllo negli impianti a fune L'insegnamento prevede una parte sostanziale pratica in cui gli studenti dovranno progettare a casa ed in aula e realizzare in laboratorio due controlli riferentesi a due tipologie completamente diverse di sistemi: 1) Controllo del traffico ferroviario evitando sia deragliamenti sia collisioni tra più veicoli 2) Controllo anti-sway di una gru di sollevamento Per entrambe le tipologie sarà messa a disposizione degli studenti un sistema di simulazione pratica e sarà utilizzata una modalità che consentirà agli studenti di analizzare i dati e di processarli

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria;
Exam: Compulsory oral exam;
... L'esame ha la finalità di verificare le competenze acquisite dagli studenti sui temi dell'insegnamento. In particolare lo scopo è accertare che gli allievi abbiano acquisito la capacità di definire le architetture dei sistemi di controllo, di valutare e selezionare gli azionamenti, i sensori e le catene di misura, e di svilupparne il progetto mediante opportuni software di simulazione. Consiste in due colloqui orali, che vertono uno sugli argomenti di misure e uno su quelli di controlli. Ciascun colloquio prevede indicativamente tre domande, che spazieranno sugli aspetti teorici trattati nelle lezioni e su quelli applicativi trattati nelle esercitazioni. Ciascun colloquio sarà valutato con un voto in trentesimi e sarà considerato superato quando sia assegnato un voto superiore a 18/30. Il voto finale è determinato dalla media aritmetica della votazione nei due colloqui.

Documentazione fornita dai docenti relativamente al modulo di misure e a quello di controlli automatici. Dispense preparate dal docente per l'esecuzione delle esercitazioni di laboratorio. Testi per l'approfondimento: Carullo, U. Pisani, A. Vallan, "Fondamenti di misure e strumentazione elettronica', Edizioni C.L.U.T." Torino, 2006 G. Zingales, "Misure Elettriche - Metodi e Strumenti", UTET Libreria, Torino, 1986 L.D. Jones, A.F. Chin, "Electronic Instruments and Measurements", second edition, Englewood Cliffs Prentice-Hall, 1991

L’insegnamento intende fornire all’allievo la conoscenza approfondita delle tecnologie della fabbricazione additiva e dei relativi campi applicativi, sviluppando in esso l’abilità di definire la strategia di scelta più idonea in funzione del prodotto, del materiale e del volume produttivo. L’allievo sarà inoltre in grado di integrare le tecniche di FA con quelle convenzionali per massimizzare i vantaggi in termini di riduzione dei costi e del time to market. Al termine dell’insegnamento si chiederà allo studente di: 1. conoscere i sistemi di FA disponibili sul mercato, i materiali associati a ciascuna tecnica, i vantaggi e i limiti di utilizzo; 2. individuare in funzione della tipologia del prodotto la tecnica di FA più idonea per la riduzione dei tempi e dei costi di sviluppo prodotto/processo; 3. integrare le tecniche di FA con quelle convenzionali; 4. applicare le tecniche di FA a casi applicativi: dal modello concettuale alla produzione definitiva.

L’insegnamento ha come obiettivo quello di fornire un’introduzione generale sulla tecnologia della fabbricazione additiva nonché le motivazioni che sono alla base della sua diffusione globale nei settori industriali (quali aerospazio, automobile, bianco) e non (quali biomedicale, gioielleria). Viene analizzato il ciclo della FA, vengono classificate le tecniche ed illustrati i principali campi di applicazione. Sono descritte nel dettaglio le tecniche di FA attualmente disponibili sul mercato; per ciascuna tecnica vengono indicati i materiali disponibili, i vantaggi e i limiti, i principali settori di utilizzo e le prospettive future. Verrà affrontato il tema dell’introduzione del sistema di FA nell’impresa, evidenziando i prerequisiti necessari, le criticità , le modalità di gestione e le modifiche che si rendono necessarie sulla supply chain e sulla piattaforma ICT aziendale. Viene inoltre trattato il tema dell’integrazione delle tecniche di FA con i processi convenzionali per massimizzare i vantaggi di entrambe le soluzioni. Vengono infine illustrate le tecniche di FA in fase di sviluppo che potranno diffondersi sul mercato nel prossimo futuro.

Lezioni (60 ore) 1. La fabbricazione additiva (FA) • La filosofia della fabbricazione per piani e la sua giustificazione economica; • L’integrazione con i sistemi CAD 3D; • Classificazione delle tecniche di FA; • Le motivazioni economiche che sono alla base della diffusione delle tecniche di FA. 2. Le tecniche di FA per destinate alla produzione di componenti in materiale polimerico: • Stereolitografia; • Processi Polyjet/Project; • Direct light projection; • Drop on Demand; • Fused Deposition Modelling; • 3D Printing; • Sinterizzazione selettiva laser. 3. Le tecniche di FA per destinate alla produzione di componenti in materiale metallico: • Processi a letto di polvere:  Selective laser melting;  Selective laser sintering;  Electron Beam Melting; • Deposizione laser; • Electron Beam Additive Manufacturing. 4. Le applicazioni della fabbricazione additiva • Prototipazione funzionale; • Attrezzaggio rapido; • Rapid casting; • Produzione definitiva. 5. Processi di finitura utilizzabili sui componenti polimerici/metallici realizzati mediante fabbricazione additiva e metodologie per la valutazione delle prestazioni delle tecniche. 6. Trend della tecnologia della fabbricazione additiva • Tecniche in fase di sviluppo; • La progressiva introduzione del controllo di processo; • La simulazione di processo come strumento di previsione dei parametri tecnologici; • Dati di mercato relativi alla diffusione delle tecniche e prospettive future. 7. Introduzione delle tecniche di fabbricazione additiva nelle aziende manifatturiera • Analisi dei prerequisiti; • Criteri di scelta della tecnica di fabbricazione additiva e del relativo materiale in funzione dell’applicazione; • Integrazione con i processi convenzionali; • Modalità di gestione della produzione, della supply chain e della piattaforma ICT aziendale. Esercitazioni / Laboratori (40 h) Le esercitazioni svolte presso il laboratorio “RMLAB” del Dipartimento di Sistemi di Produzione ed Economia dell’Azienda, vertono sul: • design for additive manufacturing (DFAM) di componenti in materiale plastico/metallico. I componenti saranno realizzati sugli impianti di FA disponibili presso il laboratorio del Dipartimento di Ingegneria Gestionale e della Produzione e il Centro Interdipartimentale Integrated Additive Manufacturing del Politecnico di Torino (IAM@POLITO); • scelta della tecnica di fabbricazione additiva e del relativo materiale più idonea in funzione dell’applicazione. Sono inoltre previsti: • alcune testimonianze aziendali sui vari argomenti trattati nell’insegnamento; • visite presso aziende operanti nel settore della fabbricazione additiva. Le esercitazioni saranno completate con un Challenge da sviluppare in gruppo sotto la guida dei docenti con la stesura di una breve relazione da presentare in sede di esame.

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Compulsory oral exam; Group project;
... L'esame finale è volto ad accertare l'acquisizione delle conoscenze relative alle tecniche fabbricazione additiva per componenti in materiale metallico e polimerico ed è composto da due fasi: - la prima prevede una prova orale sugli argomenti trattati nelle lezioni; - la seconda prevede la discussione e la valutazione della challenge (compito sfidante) di gruppo sviluppata durante le esercitazioni La prova orale consiste in quattro domande aperte ed ha una durata media di circa 40 minuti. La prova orale è volta ad accertare la conoscenza dello studente relativa alle tecniche di fabbricazione additiva destinate alla produzione di componenti in materiale metallico e polimerico. La challange di gruppo è volta a valutare la capacità degli studente di applicare le tecniche di design for additive manufacturing su componenti in materiale metallico e polimerico, mediante un lavoro in team. La prova orale concorre alla definizione del voto finale per un massimo di 24 punti su 30. Il voto dell'orale viene integrato con la valutazione della challenge (compito sfidante) di gruppo fino ad un massimo di 6 punti aggiuntivi. In caso di valutazione massima (30 su 30), la lode viene assegnata a discrezione del docente.

Bibliografia • Le dispense, stampati delle diapositive utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all’insegnamento sul Portale della Didattica; • I. Gibson, D.W. Rosen, B. Stucker, “Additive Manufacturing Technologies�, Springer

La preparazione della tesi magistrale rappresenta un importante momento di formazione e di compendio del proprio percorso in Ingegneria Meccanica. Essa consiste nell’elaborazione di un testo scritto, con connesse eventuali rappresentazioni numeriche e grafiche, che deve essere redatto in modo originale dallo studente, sotto la guida di uno o più relatori di questo Ateneo, scelti di preferenza tra docenti del proprio percorso di studi. Co-tutele da parte di soggetti esterni al Politecnico di Torino sono anche possibili e possono coinvolgere professori e ricercatori di altri enti, nazionali o stranieri, nonché altri esperti dell’argomenti di tesi. Viene richiesto allo studente laureando di svolgere, con apprezzabile autonomia, uno studio approfondito di un problema tecnico tipicamente progettuale, simulativo o modellistico; l’elaborato richiede di regola che si prenda criticamente in esame anche la documentazione disponibile in letteratura tecnico-scientifica e si elabori il problema proponendo soluzioni ingegneristiche adeguate. L’attività può essere svolta presso i Dipartimenti, centri interdipartimentali ed i laboratori dell'Ateneo; può anche essere svolta presso altre università italiane o straniere, presso laboratori di ricerca esterni, presso industrie, società di servizi o studi professionali con i quali sono preventivamente stabiliti rapporti di collaborazione, purché sia preventivamente individuato un relatore del Politecnico di Torino. L'esposizione e la discussione dell'elaborato avvengono di fronte ad apposita commissione. Il laureando dovrà dimostrare capacità di operare in modo autonomo, con concatenazione tecnico-scientifica della propria proposta, con padronanza dei temi trattati nonché attitudine alla sintesi nel comunicarne i contenuti e nel sostenere una discussione. La tesi può essere eventualmente redatta e presentata in lingua inglese. La tesi vale sempre 18 crediti, anche se svolta all'estero. Nel caso in cui la tesi venga svolta presso un'università straniera, può valere al massimo 24 CFU, dietro dichiarazione scritta del tutore accademico ospitante e con l'approvazione preventiva del relatore del Politecnico di Torino. I 6 CFU in eccesso verranno registrati come “Attività formativa esterna all’Ateneo”, dopo esplicita richiesta inserita dal laureando sul portale della didattica.

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria;
Exam: Compulsory oral exam;
... L'esposizione e la discussione dell'elaborato avvengono di fronte ad apposita commissione. Il laureando dovrà dimostrare capacità di operare in modo autonomo, con concatenazione tecnico-scientifica della propria proposta, con padronanza dei temi trattati nonché attitudine alla sintesi nel comunicarne i contenuti e nel sostenere una discussione. La Tesi può essere eventualmente redatta e presentata in lingua inglese.

Le informazioni dettagliate sull’insegnamento tirocinio sono consultabili sulla GUIDA STUDENTI, sezione TIROCINIO, dell’anno accademico in corso.

Modalita di esame: Accertamento (esame senza voto);
Exam: Check;