ingegneria per il design industriale

Gli studenti che superano l'esame avranno una conoscenza del calcolo differenziale e integrale di funzioni reali di una variabile.

1) Vocabolario della teoria degli insiemi e della logica.

2) I numeri reali. I numeri interi, razionali e reali. Gli assiomi algebrici sui numeri reali. Le operazioni sui reali e loro propriet`a. Gli intervali. L’assioma di continuit`a. L’assioma di Archimede. Insiemi limitati della retta reale. Definizione di massimo e di minimo. Definizione di maggiorante e di minorante. Definizione di estremo superiore e di estremo inferiore. Caratterizzazione dell’estremo superiore ed inferiore. Esistenza dell’estremo superiore ed inferiore nei reali. Il valore assoluto e sue proprietà. La diseguaglianza triangolare. Briciole di topologia. Definizione di intorni nella retta reale, intorni destri e sinistri. Definizione di punto di accumulazione. 

3) Le funzioni reali. Numenclatura relativa alle funzioni reali: dominio, codominio, immagine, immagine inversa, iniettivit`a, surgettivit`a, funzione inversa, composizione, monotonia, restrizioni. Grafici delle funzioni elementari. Inverse delle funzioni trigonometriche. Definizione di funzione limitata superiormente ed inferiormente. Definizione di estremo superiore ed inferiore di una funzione. Massimi e minimi di funzioni. Caratterizzazione dell’estremo superiore ed inferiore di una funzione. Definizione di successione reale e di successione estratta. 

4) Funzioni continue. Definizione di funzione continua mediante ε, δ e mediante gli intorni. Struttura lineare e algebra delle funzioni continue (continiut`a della somma, del prodotto, ecc. , di funzioni continue). Teorema della permamenza del segno. Continuit`a della composta di funzioni continue. Teorema degli zeri. Teorema dei valori intermedi. Teorema di Weierstrass.

5) Limiti. Definizione generale di limite di funzione e sua esplicitazione nei vari casi (limite finito, infinito, ecc.). Operazioni con i limiti. Casi di indeterminazione. Teorema della permanenza del segno. Teorema di unicit`a del limite. Teoremi del confronto e dei carabinieri. Es empi di calcolo di alcuni limiti notevoli. Limite destro e sinistro. Esempi di calcolo degli asintoti di una funzione. L’algebra degli o-piccoli. Limiti di successioni. Definizione di limite di una successione. Definizione di sottosuccessione o successione estratta Teorema sui limiti di successioni monotone. Il numero e. Le successioni definite per ricorrenza. 

6) Il calcolo differenziale. Definizione di differenziale e di derivata. Continuit`a delle funzioni derivabili. Teoremi sulle operazioni con le derivate. Derivazione di una funzione composta e dell’inversa di una funzione. Definizione di massimo e di minimo relativo. Terema sulla derivata in un punto di massimo o diminimo relativo. Calcolo dei massimi e dei minimi assoluti di una funzione. Dimostrazione dei teoremi di Rolle e di Lagrange. Teorema sulla funzione che ha la derivata nulla su di un intervallo. Il teorema sulle primitive. Relazione tra segno della derivata e mono tonia della funzione. I teoremi dell’Hospital. Le derivate seconde. Definizione di funzione convessa. Legame tra derivata seconda e convessit`a di una funzione. La formula di Taylor con resto di Peano e di Lagrange. Metodo delle corde e delle tangenti per il calcolo delle radici di un’equazione algebrica.

7) Studio del grafico di una funzione.

8) L’ integrale. Definizione di integrale di Riemann. Propriet`a delle funzioni integrabili (integrale della somma, ecc.). Integrabilit`a delle funzioni continue. Il teorema della media integrale. Il teorema fondamentrale delcalcolo integrale. Teorema di Torricelli. Cambiamento divariabile negli integrali (integrale per sostituzione). Formula per l’integrazione per parti. Calcolo degli integrali di funzioni razionali. Calcolo di integrali in cui compaiono funzioni irrazionali quali il logaritmo, arcotangente, arcoseno, arcocoseno. Definizione di integrale generalizzato e sue propriet ́a. 

9) Serie numeriche. 

Matematica della scuola superiore: Algebra di base: polinomi, equazioni e disequazioni. Teoria elementare degli insiemi e delle funzioni. Proposizioni e connettivi logici. Funzioni elementari. Basi di trigonometria.

E' consigliato seguire le lezioni ed esercitarsi sugli esercizi proposti in classe o indicati sulla pagina web. Il corso prevede sessioni di esercitazioni di auto-verifica che si svolgeranno in aula: gli studenti sono invitati ad usare questi momenti per fare il punto sulla propria preparazione e, eventualmente, colmare poi le lacune evidenziate, avvalendosi anche dei ricevimenti studenti.

Esame scritto e orale

L'esame scritto contiene quesiti di vario tipo tra i quali una domanda non standard volta a valutare le capacita' acquisite.

La prova orale richiede, tra le altre cose, che lo studente sappia fornire esempi di situazioni specifiche.

Esame scritto ed eventualmente esame orale

Per accedere alla prova orale occorre aver superato la prova scritta. La prova scritta prevede un test di ammissione su questioni di base. L'esame scritto consiste nella soluzione di esercizi su studio di funzione; calcolo di limiti e integrali.

La prova orale richiede che lo studente dimostri anche di aver compreso e assimilato definizioni, enunciati e dimostrazioni presentati nel corso e che lo studente sappia fornire esempi di situazioni specifiche.

La prova scritta influisce sul voto finale per il 70% e la prova orale per il 30%.

Valutazione delle prove: l'esame scritto incide per il 70% e l'esame orale per il 30% sul voto finale.

L'esame scritto e' composto da vari quesiti, per ognuno dei quali si rende noto il relativo punteggio.

Emilio Acerbi, Giuseppe Buttazzo: Analisi matematica ABC. 1-Funzioni di una variabile.

Bramanti Pagani Salsa, Analisi I

Qualsiasi testo di Analisi 1

Il corso ha lo scopo di fornire agli allievi una cultura di base relativa alle tematiche legate ai materiali, alle loro proprietà fondamentali ed alla loro applicazione nel contesto industriale. Il corso ha, inoltre, l'obiettivo di fornire allo studente una panoramica su metodi e criteri di selezione razionale dei materiali per applicazioni di design industriale.

• Introduzione al corso
• Introduzione ai materiali, classificazione e selezione, materiali e design
• Fondamenti per il calcolo delle sollecitazioni: forza, momento equazioni fondamentali della statica, reazioni vincolari
• Tipologie di sforzi e deformazioni: trazione, compressione, flessione
• Rigidezza e Modulo Elastico, densità, peso
• Plasticità, snervamento, duttilità
• Frattura, tenacità e fatica - Attrito ed usura
• Materiali e calore, dipendenza delle proprietà dei materiali dalla temperatura; conduttori, semiconduttori e isolanti
• Durabilità e corrosione
• Metalli (caratteristiche generali, celle unitarie, sistemi cristallini, difetti del reticolo, tecniche di rafforzamento, leghe ferrose, leghe non ferrose, leghe leggere, processi di lavorazione)
• Ceramici (caratteristiche generali, struttura dei ceramici, comportamento meccanico, difetti del reticolo, abrasivi, refrattari, ceramici avanzati, processi di lavorazione)
• Vetri (caratteristiche generali, tecniche di rafforzamento, processi di lavorazione)
• Polimeri (caratteristiche generali, struttura dei polimeri, polimeri amorfi e semicristallini, termoplastici e termoindurenti, comportamento meccanico dei polimeri, tecniche di rafforzamento, elastomeri, additivi, polimeri di uso comune, processi di lavorazione)
• Compositi (caratteristiche generali, compositi naturali, compositi particolati e fibro-rinforzati, compositi strutturali, processi di lavorazione)
• Metodi ed esercizi per la selezione dei materiali per il progetto, utilizzo di software e database specifici per la selezione dei materiali

Non sono richiesti prerequisiti per la frequenza dell'insegnamento.

L'esame finale consiste in una prova scritta e/o pratica. Gli studenti che superano la prova, verranno ammessi al colloquio orale.

• Materiali per il Design a cura di Barbara Del Curto, Claudia Marano, Maria Pia Pedeferri
• Materiali. Dalla scienza alla progettazione ingegneristica di Micheal F. Ashby, Hugh Shercliff, David Cebon
• Scienza ed Ingegneria dei Materiali di Callister William D., David G. Rethwisch

Al completamento del corso, gli studenti e le studentesse avranno maturato le conoscenze necessarie per capire, modellare e interpretare i più rilevanti fenomeni coinvolti nella meccanica classica e nell'elettromagnetismo. In particolare:

1. possederanno solide competenze fisica generale, che costituiscono la base per studi specialistici, per esempio di statica, meccanica, analisi strutturale, elettricità;

2. acquisiranno abilità per il problem solving sperimentando un metodo basato sulla modellazione matematica di leggi e principi fisici di base;

3. rinforzeranno le proprie abilità di valutazione critica dei risultati ottenuti, risolvendo semplici problemi ed esercizi.

Programma di massima:

• Cinematica e definizioni rilevanti; moto uniforme, uniformamente accelerato, circolare, armonico.
• Meccanica del punto: equazione del moto, forza peso, forze di reazione, forza elastica, forza gravitazionale; forze di attrito statico, dinamico e cenni all'attrito viscoso.
• Lavoro, energia cinetica, forze consiervative, differenza di energia potenziale, conservazione dell'energia meccanica, bilancio energetico.
• Quantità di moto, sua variazione e conservazione in sistemi di punti materiali; urti elastici e anelastici per particelle non vincolate.
• Centro di massa ed equazione del moto traslazionale per sistemi di punti materiali.
• Corpi rigidi, moto di rotazione e traslazione: momento di inerzia ed energia cinetica, momento delle forze ed equazione del moto rotazionale, statica e dinamica di corpi rigidi, momento angolare e sua conservazione in sistemi di punti materiali e corpi rigidi, urti con corpi vincolati.
• Cenni di elettromagnetismo: carica e campo elettrico, capacità e condensatori, conduttori e correnti, campo magnetico.

Il programma dettagliato è disponibile nel sito di e-learning del corso.

Prerequisiti del corso sono i fondamenti di matematica, algebra e geometria, con cenni di trigonometria, e la conoscenza dei concetti che sono alla base delle discipline scientifiche (metodo scientifico, misura e osservazione, formulazione di leggi, principi, modelli).

Sviluppo del senso critico e del rigore matematico nella trattazione di semplici problemi di fisica generale.

Le capacità e le conoscenze sono verificate tramite una prova finale articolata in una prova scritta, eventualmente nella forma di pre-test, e una prova orale. La prova scritta può essere sostituita da una prova in itinere. il superamento della prova scritta è prerequisito per l'ammissione all'orale. Alla valutazione finale la prova scritta e quella orale concorrono senza pesi predefiniti.

Prova scritta e orale. L'accesso alla prova orale è subordinato al superamento completo della prova scritta finale. Il superamento della prova scritta finale può essere rimpiazzato in tutto o in parte dal superamento di prove scritte di verifica in itinere somministrate durante il corso, o subito al suo termine, in accordo con le deliberazioni del Consiglio di Corso di Laurea. La prova scritta può avere la forma di un pre-test.

Il voto finale dipende da prova scritta e orale senza pesi predefiniti.

Informazioni aggiornate e dettagliate sulle modalità di esame sono disponibili nella pagina di e-learning del corso.

Nel sito di e-learning del corso è disponibile una raccolta di appunti completa per gli argomenti del corso oltre a una collezione di esercizi con soluzione e la raccolta dei testi e soluzioni delle prove scritte.

Non è quindi indispensabile servirsi di un libro di testo. Qualora studenti e studentesse vogliano ugualmente utilizzare un testo di riferimento, va bene qualsiasi testo di Fisica Generale per corsi universitari, con particolare raccomandazione per R.A. Serway, J.W. Jewett, Jr., Fisica per Scienze e Ingegneria, Quinta Edizione, vol. I, EdiSES, Napoli; un’alternativa è rappresentata da P.R. Kesten, David L. Tauck, Fondamenti di Fisica, Zanichelli/CEA. In alternativa ai testi universitari, un utile riferimento per lo studio può essere costituito da un buon testo di fisica generale per scuole superiori di indirizzo scientifico.

Lo studente che supererà il corso sarà in grado di comprendere testi di algebra lineare; avrà una conoscenza delle nozioni di base sugli spazi vettoriali a dimensione finita, sulle applicazioni lineari, sugli autovalori; sarà in grado di manipolare algebricamente le matrici; sarà in grado di studiare l'esistenza delle soluzioni di sistemi lineari; sarà in grado studiare le caratteristiche fondamentali delle applicazioni lineari; sarà in grado di determinare se una matrice è diagonalizzabile, ed in questo caso, di trovare una sua base di autovettori; sara' inoltre consapevole del significato geometrico di tutte le nozioni menzionate sopra.

Aver pienamente raggiunto gli obbiettivi formativi della scuola secondaria, con particolare riferimento alle nozioni fondamentali di insiemistica, logica, e calcolo algebrico.

Esame scritto finale, esame orale

G. Strang - Introduction to linear algebra, Wellesley Cambridge Press (traduzione italiana: G. Strang - Introduzione all'algebra lineare, Apogeo).

Testi consigliati per consultazione: Accascina-Monti - Geometria; M. Abate, Algebra Lineare, Mc-Graw-Hill.

L'insegnamento intende fornire le conoscenze fondamentali dei principali strumenti e metodi di rappresentazione. Obiettivo principale è introdurre lo studente del primo anno al disegno sia come linguaggio e strumento di base del progetto e della cultura del designer, sia come modalità di comunicazione del processo progettuale e dei suoi risultati.

L'insegnamento è strutturato in due moduli, tra loro strettamente interconnessi.

Nel modulo di Disegno Tecnico Industriale (6CFU) sono affrontati i principali argomenti inerenti agli aspetti teorici, normativi e tecnici per leggere ed eseguire un disegno tecnico, con particolare riferimento alle normative ISO e UNI.

Nel modulo di Teniche di Rappresentazione (6CFU) sono invece fornite le conoscenze di base per la rappresentazione e la comunicazione del progetto di design.

Nello specifico di contenuti dell'insegnamento sono:

1. Generalità sulle convenzioni nel disegno tecnico.
2. Rappresentazione in proiezioni ortogonali di figure piane, solidi elementari, intersezioni e sezioni.
3. Dalla rappresentazione assonometrica a quella nelle proiezioni ortogonali, e viceversa
4. Cenni di geometria proiettiva e descrittiva.
5. Rappresentazione assonometrica.
6. Rappresentazione prospettica.
7. Principi generali per l'indicazione delle dimensioni (quotatura) applicabili per tutti i tipi di disegno.
8. Cenni sulle principali lavorazioni meccaniche.
9. Errori di realizzazione : l'uso di scostamenti generali. Rugosità.
10. Gli organi filettati.
11. Collegamenti tra organi meccanici.
12. Supporti : loro impiego .
13. Trasmissione del movimento.
14. Collegamenti fissi : saldature e incollaggio.
15. Forme di rappresentazione digitale. Grafica digitale vettoriale. Il disegno 2d, il disegno 3D, il render. Grafica digitale raster.

Non sono richieste particolari conoscenze iniziali.

Lo studente potrà acquisire e sviluppare una propria sensibilità per la rappresentazione del progetto di design.

Lo studente dovrà preparare e presentare opportuni elaborati grafici volti alla rappresentazione e comunicazione di un oggetto di design. Il ridisegno dell'oggetto sarà occasione per approfondire il contesto culturale in cui è stato prodotto, il profilo e la produzione del designer, oltre ai modi e ai linguaggi per la comunicazione del progetto di design.

L'esame è composto da una prova scritta ed una prova orale, dove saranno valutate, oltre alla conoscenza di contenuti del programma, gli elaborati grafici e i risultati delle esercitazioni.

• Docci M., Gaiani M., Maestri D. (2011). Scienza del Disegno. Novara: Città Studi.
• Bertocci S. (2021). Manuale di rappresentazione per il design. Firenze: Didapress.
• Henry, K. (2012). Drawing for Product Designers. Lawrence King.
• N.Crowe, P.Laseau (1984). Visual Notes for architects and designers. New York.
• Galloni, L. (2001). Disegnare il design. Milano: Hoepli.
• S. Barone, A. Paoli, A.V. Razionale, M. Beretta, "Disegno Tecnico Industriale". Città Studi Edizioni, 2020, pp. 338, ISBN: 9788825174328.
• Chirone, Tornincasa, « Disegno Tecnico Industriale» Vol. 1 e 2. Ed. Il Capitello.

Docci M., Gaiani M., Maestri D. (2011). Scienza del Disegno. Novara: Città Studi.

Bertocci S. (2021). Manuale di rappresentazione per il design. Firenze: Didapress.

Henry, K. (2012). Disegno per Product Designer. Lawrence King.

N. Crowe, P. Laseau (1984). Note visive per architetti e designer. New York.

Galloni, L. (2001). Disegnare il design. Milano: Hoepli.

S. Barone, A. Paoli, A.V. Razionale, M. Berretta, P.Neri , "Disegno Tecnico Industriale". Città Studi ed., Mondadori

Chirone, Tornincasa, «Disegno Tecnico Industriale» Vol. 1 e 2. Ed. Il Capitello.

Il corso, strutturato come laboratorio progettuale, segna un momento cruciale nel percorso accademico degli studenti, rappresentando il loro primo ingresso nel mondo del progetto di design. Il laboratorio si caratterizza per un approccio interdisciplinare, garantito dalla presenza di un lab team multidisciplinare composto da docenti e figure professionali provenienti da differenti ambiti disciplinari. La collaborazione tra competenze diverse permette di affrontare la complessità del progetto di design del prodotto industriale, considerando le molteplici dimensioni che lo caratterizzano, tra cui aspetti progettuali, tecnologici, funzionali, produttivi, comunicativi, di ecodesign e di systemic thinking.

L’obiettivo principale del corso è fornire agli studenti una prima esperienza integrata di progettazione, attraverso un percorso formativo in cui differenti prospettive disciplinari contribuiscono alla comprensione e allo sviluppo del progetto. Il confronto con approcci, metodologie e competenze eterogenee consente agli studenti di acquisire una visione articolata del design industriale e delle sue interazioni con i diversi ambiti della conoscenza.

Il laboratorio accompagna gli studenti nell’affrontare progetti di design di media complessità, fornendo gli strumenti metodologici necessari per comprendere la natura articolata del processo progettuale e il ruolo delle diverse competenze coinvolte nello sviluppo di un prodotto industriale.

Il programma prevede lo sviluppo di un prodotto industriale innovativo.

Nel primo semestre, ci si focalizzerà sull'insegnamento dei metodi e degli strumenti di base per l'ideazione e la rappresentazione di un concept di prodotto.

Nel secondo semestre, si darà spazio ad insegnamenti riguardo agli aspetti di ecodesign per l'integrazione di qualità sostenibili al concept definito nel primo semestre, oltre che all'esplorazione progettuale del packaging e di un servizio legato al prodotto progettato.

Il corso non prevede l’obbligo di frequenza; tuttavia, una partecipazione attiva, continuativa e responsabile alle attività del laboratorio sarà valutata positivamente. Il coinvolgimento costante nel processo progettuale è infatti fondamentale per sviluppare una piena comprensione delle metodologie affrontate e per contribuire efficacemente allo sviluppo del progetto assegnato all’inizio del corso. Particolare importanza viene attribuita alla capacità di lavorare in gruppo, partecipando in modo costruttivo al confronto con i compagni, condividendo idee, conoscenze e competenze, e contribuendo alla definizione delle scelte progettuali. Gli studenti sono inoltre incoraggiati ad assumere un atteggiamento propositivo, aperto al dialogo interdisciplinare e alla sperimentazione, riconoscendo il valore del confronto come elemento essenziale del processo di design.

La verifica delle capacità acquisite avviene attraverso l’osservazione e la valutazione delle modalità con cui gli studenti affrontano il processo progettuale durante lo sviluppo del laboratorio. La valutazione considera la capacità di applicare in modo autonomo metodi e strumenti di design, di integrare differenti prospettive disciplinari e di elaborare soluzioni progettuali coerenti rispetto al contesto di riferimento, agli utenti e agli obiettivi individuati. Particolare attenzione è rivolta alla capacità dello studente di gestire le diverse fasi del progetto, dall’interpretazione del brief alla generazione e sviluppo dei concept, dimostrando creatività, capacità critica, autonomia decisionale e attitudine alla collaborazione. Nel caso di attività progettuali svolte in gruppo, viene valutata anche la capacità di contribuire efficacemente al lavoro collettivo, confrontandosi con i compagni, condividendo conoscenze e competenze, e integrando differenti punti di vista all’interno del processo progettuale. La valutazione considera inoltre la capacità di comunicare efficacemente il percorso progettuale attraverso strumenti visivi e narrativi appropriati, motivando le scelte effettuate e valorizzando la coerenza tra processo, proposta progettuale ed esiti finali.

L'esame si svolgerà tramite una presentazione in classe da parte di ogni gruppo di lavoro che dovrà contenere i dettagli del progetto sviluppato durante l'anno.

Bürdek, B. E., (2005), “History, Theory and Practice of Product Design”, Arnoldo Mondadori Birkhäuser, Basel Ferraris, S.D. (2014), “Vedere per progettare. Basic design e percezione visiva per il disegno industriale”, Franco Angeli, Milano Gibson, J. The theory of affordances, 1977, in R.E. Shaw, J. Bransford (Eds.), Perceiving, acting, and knowing: toward an ecological psychology. Lawrence Erlbaum Associates, Hillsdale, NJ, USA, pages 67–82 Hsiao-chen Y., Kuohsiang C., Applications of affordance and semantics in product design. Design Studies. Volume 28, Issue 1, January 2007, Pages 23–38 Krippendorff K. (2006), “The semantic turn. A new Foundation for Design”, CRC Press-Taylor & Francis, Boca Raton. Heskett J. Design. A very short intrduction, Oxford University Press, Oxford. Norman, Donald A. 1988: The Design of Everyday Things. New York, Doubleday Norman, Donald A. 2004: Emotional design : why we love (or hate) everyday things. Basic Books Rampino, L. (2011) “The innovation pyramid: a categorisation of the innovation phenomenon in the product-design field”, International design journal of Design, 5 (1), 3-16. Rampino, L. (2012). Dare forma e senso ai prodotti: il contributo del design ai processi d'innovazione. Franco Angeli Verganti R., (2009) “Design-driven-innovation” Harvard Business Press

Al termine del corso lo studente avrà acquisito la conoscenza della storia del design attraverso l'analisi delle teorie, degli autori e degli oggetti nell’arco temporale tra XIX e XXI secolo. Particolarmente importante sarà lo studio dei rapporti tra storia dell'architettura contemporanea, arte contemporanea e design. Saranno illustrate, e poi approfondite dai singoli studenti con letture personali, le teorie che sottostanno all'ideazione del prodotto di design e che hanno portato alla sua affermazione come simbolo di modernità. Il corso fornirà le capacità di analisi di alcuni oggetti celebri individuando le idee progettuali, le tecniche di realizzazione e le ragioni alla base del loro successo.

• Teorie e storie del design; tecniche, interpreti e oggetti del design • Che cosa è il design? • L’invenzione della stampa • Il primo minimalismo: gli Shakers • Il rinnovamento delle arti nel XIX secolo • Wedgwood • Età Vittoriana: l’estetica borghese; le Esposizioni Universali; lo storicismo in architettura • Arte e industria; Arts and Crafts • Christopher Dresser • Michael Thonet e il legno curvato • Art Nouveau e Secessione • Design, artigianato e industria • Art Deco • Le avanguardie del Novecento e l’opera d’arte totale • La Bauhaus e i protagonisti del Movimento Moderno • Oltre il movimento moderno in architettura e nelle arti • Il design oggi • Il design in Italia • La parola ai protagonisti: seminari su testi teorici di architetti e designer

Non sono previsti prerequisiti.

Lo studente dovrà assistere con regolarità e partecipare attivamente alle lezioni.

Seminari ed esercitazioni in aula su approfondimenti tematici.

Colloquio orale.

Il materiale didattico (pdf delle lezioni) è disponibile sulla piattaforma Teams nella sezione “File”.

Testi obbligatori per l’esame:

• Bassi, A., Design. Progettare gli oggetti quotidiani, Il Mulino, Bologna 2013.
• Dardi, D., Pasca V., Manuale di storia del design, Silvana, Milan 2019.
• Dellapiana, E., Montanari G., Una storia dell'architettura contemporanea, UTET, Turin 2015 (only the sections indicated during the course)

Testi di riferimento per approfondimenti:

• Bassi, A., Design contemporaneo: istruzioni per l'uso, Il Mulino, Bologna 2017.
• Bergamasco, P., Croci, V., Design in Italia. L'esperienza del quotidiano, Giunti, Florence 2010.
• Branzi, A., Il design. Storia e controstoria, Giunti, Florence 2018.
• Bulegato F., Dellapiana, E., Il design degli architetti italiani 1920-2000, Electa, Milan 2014.
• D’Amato, G., Storia del design, B. Mondadori, Milan 2005.
• De Fusco, R., Storia del design, Laterza, Rome-Bari 2009.
• De Fusco, R., Made in Italy. Storia del design italiano, Altralinea, Florence 2014.
• Fiell C. & P., Design del XX Secolo, Taschen, Köln 2001.
• Fiell C. & P., Design A-Z, Taschen, Köln 2017.
• Mecacci, A., Estetica e design, Il Mulino, Bologna 2012.
• Morteo, E., Grande atlante del design dal 1850 a oggi, Electa, Milan 2008.
• Vercelloni, M., Breve storia del design italiano, Carocci, Rome 2014.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito un insieme di conoscenze e strumenti analitici in merito a cinematica, statica e dinamica di meccanismi (prevalentemente piani), organi per la trasmissione di potenza, contatto con attrito e dispositivi funzionanti per attrito.

• Richiami di Meccanica Razionale: sistemi equivalenti di vettori applicati, trinomio invariante (o invariante scalare), asse centrale, sistema equivalente minimo. Loro controparti cinematiche: trinomio invariante cinematico (o invariante scalare cinematico), asse d'istantanea rotazione e asse di Mozzi.
• Coppie cinematiche, gradi di vincolo, catene cinematiche, meccanismi e loro gradi di libertà.
• Cinematica del corpo rigido e di meccanismi (prevalentemente piani) costituiti da corpi rigidi: leggi di distribuzione delle velocità (formula fondamentale della cinematica) e delle accelerazioni (teorema di Rivals) per il corpo rigido, centro delle velocità, centro d'istantanea rotazione e polari del moto, profili coniugati, centro delle accelerazioni; analisi cinematica di posizione, analisi cinematica differenziale, moti relativi e teoremi di composizione di velocità e accelerazioni, centri delle velocità relativi e teorema di Aronhold-Kennedy. Manovellismo di spinta, quadrilatero articolato e parallelogramma articolato, glifo a croce, glifo oscillante. Meccanismi debolmente/fortemente accoppiati.
• Dinamica: equazioni cardinali della dinamica (Newton-Eulero), forze d'inerzia, masse di sostituzione, equazioni di Lagrange. Dinamica del manovellismo di spinta e compensazione delle forze d'inerzia. Analisi statica/cinetostatica dei meccanismi piani.
• Trasmissione del moto con giunti mobili: giunto di Cardano e doppio giunto di Cardano, giunto di Oldham, giunto Rzeppa (cenni).
• Trasmissione del moto tra assi paralleli mediante ruote dentate cilindriche a denti dritti: superfici primitive e ruote di frizione, generazione per inviluppo di denti mediante dentiera a fianchi piani con e senza correzioni di profilo, geometria del dente a evolvente, condizioni di non interferenza e numero minimo di denti, proprietà dell'ingranamento tra i denti. Ruote dentate cilindriche a denti elicoidali. Trasmissione del moto tra assi incidenti e sghembi: generalità, fondamenti di ingranaggi conici e face gears. Rotismi ordinari semplici e composti. Rotismi epicicloidali: formula di Willis, bilanci di coppie e potenze; rotismi differenziali.
• Rendimento meccanico e moto retrogrado. Forze di contatto tra corpi in presenza di attrito: attrito statico e dinamico secondo Coulomb, attrito di rotolamento; attrito nelle coppie cinematiche elementari; ipotesi di Reye/Archard, usura e distribuzione delle pressioni di contatto: pattino piano, frizione a corona circolare (coppia rotoidale di spinta), freno a disco, freno a tamburo (ceppo-puleggia); organi flessibili: freni a nastro e trasmissione del moto mediante cinghie.
• Sistemi (intesi come meccanismi a parametri concentrati) ad un grado di libertà: vibrazioni libere e forzate, isolamento delle vibrazioni. Sistemi a due gradi di libertà: vibrazioni libere e modi propri di vibrare, vibrazioni forzate, oscillazioni torsionali, smorzatore dinamico.

Gli argomenti del corso saranno elencati in dettaglio nel registro delle lezioni, che verrà aggiornato regolarmente e costituirà il programma ufficiale del corso.

Per seguire il corso in modo proficuo, lo studente dovrebbe:

• saper operare con vettori in componenti cartesiane nel piano e nello spazio;
• avere solide basi di geometria e trigonometria;
• saper risolvere sistemi di equazioni lineari;
• saper valutare derivate ed integrali semplici, doppi e tripli;
• saper risolvere semplici equazioni differenziali ordinarie (lineari, fino al 2° ordine);
• saper usare in modo corretto e con sicurezza le grandezze fondamentali del Sistema Internazionale
• avere solide basi di Meccanica Razionale

Durante le lezioni sarà comunque effettuato un breve accenno/ripasso inerente tali argomenti pertanto se ne consiglia la frequenza.

Lo studente potrà acquisire le competenze e la conoscenza di strumenti che sono alla base dell'analisi e della sintesi (progettazione) di sistemi meccanici.

Sia durante le lezioni sia in sede di esame finale verranno proposti allo studente esercizi e quesiti che richiedono l'utilizzo delle capacità acquisite.

L’esame consta di una prova orale della durata di circa un'ora in cui lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di risolvere problemi inerenti gli argomenti trattati nel corso.

Testo di riferimento:

1. M. Guiggiani, "Concetti Fondamentali di Meccanica Applicata", Seconda Edizione, Amazon, 2025
2. E. Funaioli, A. Maggiore, U. Meneghetti, "Lezioni di Meccanica Applicata alle Macchine - PRIMA PARTE - Fondamenti di Meccanica delle Macchine", Pàtron Editore, Bologna, 2005

Testi consigliati per approfondimenti:

1. E. Funaioli, A. Maggiore, U. Meneghetti, "Lezioni di Meccanica Applicata alle Macchine - SECONDA PARTE - Elementi di Meccanica degli Azionamenti", Pàtron Editore, Bologna, 2009
2. E. Funaioli, A. Maggiore, U. Meneghetti, "Lezioni di Meccanica Applicata alle Macchine - TERZA PARTE - Dinamica e Vibrazioni delle Macchine", Pàtron Editore, Bologna, 2011

Alcune dispense saranno fornite dal docente.

Gli studenti acquisiranno conoscenze di chimica generale e fondamenti chimici delle tecnologie importanti per la comprensione e selezione dei principali materiali utilizzati nel settore del design industriale e per una progettazione consapevole di materiali e processi chimici.

In particolare saranno collegati i principi della chimica alle proprietà dei materiali quali metalli, ceramici e polimeri.

Gli studenti acquisaranno conoscenze di chimica generale e fondamenti chimici delle tecnologie importanti per la comprensione e selezione dei principali materiali utilizzati nel settore del design industriale. Programma di chimica generale, struttura dell'atomo, configurazione elettronica, orbitale molecolare, conducibilità elettrica, legame chimico (covalente, ionico, metallico), legami deboli, legame a idrogeno, forze dipolo-dipolo. Soluzioni, concentrazione. Nomenclatura chimica tradizionale e IUPAC. Ossidi di metalli (basici) e non metalli (acidi) Equilibrio chimico, costante di reazione, principi termodinamica. Definizione acido base, acidi e basi forti e deboli, sali acidi e sali basici, calcolo del pH. Neutralizzazioni. Numero di ossidazione, ossidoriduzioni, bilancimaneto delle reazioni di ossido riduzione. Pila Daniel, tipi di elettrodi. Esempi pratici: corrosione dei metalli; elettrochimica, esempi pile e batterie. Cenni di chimica organica, introduzione concetti fondamentali dei polimeri. Verranno acquisite anche conoscenze sui fondamenti chimici dei materiali metallici, in particolare metalli, leghe, acciaio, e ghisa. Sostenibilità dei materiali, definizioni di biobased, biodegradabile, compostabile. Definizione degradazione aerobica e anaerobica. Cenni ai fondamenti di valutazione impatto ambientale (Life CyCle Assessment), ecolabel.

Principi della fisica e della matematica.Proprietà dei logaritmi e delle potenze, sapere risolvere un'equazione di secondo grado. Basi della fisica, unità di misura delle grandezze, sapere convertire le unità di misura e i loro multipli e sotto multipli.

Seguire le lezioni frontali. Verificare e rinforzare l'apprendimento sul libro di testo. Un testo di chimica generale universitario (Es Feltrinelli, lezioni di chimica, oppure edises Fondamenti di chimica, altri testi vanno comunque bene). Consultare le slides usate per fare lezione frontale. Le slide in pdf saranno disponibili sul team del corso, insieme a esempi di compiti degli anni precedenti con soluzioni degli esercizi. Preparare il compito scritto, svolgendo esercizi simili agli esempi mostrati a lezione, e al materiale messo a disposizione su team. Cercare di capire gli esercizi, essere in grado di spiegarli, non impararli meccanicamente. Preparare orale studiando sul libro di testo e sulle slides del corso; Cercare di comprendere e collegare gli argomenti.

Domande, partecièazione durante le lezioni, atteggiamento presente e interessato dello studente, atteggiamento durante visita a laboratori.

Material didattico verrà caricato sul team del corso, slides in pdf, reviews in pdf, esempi di compiti con esercizi svolti per prepararsi all'esame. Libri suggeriti: Fondamenti di chimica per le tecnologie (Sgarbossa) Zanichelli; o a scelta Fondamenti di chimica (Palmisano) Edises

Il corso si propone di trasmettere agli studenti le competenze necessarie per dimensionare elementi e strutture tipiche del design, con particolare rifermento a problemi di resistenza, deformazione e stabilità e all’impiego di diversi materiali, selezionati tra quelli più comuni in relazione alle modalità di impiego.

Al termine del corso, gli studenti avranno acquisito gli strumenti necessari per la concezione strutturale di oggetti di design e per il loro predimensionamento, sulla base dei principi fondamentali della tecnica delle costruzioni.

Introduzione generale. Dal “Conceptual design” alla progettazione definitiva/esecutiva del sistema (oggetto/arredo/componente).

Materiali e resistenza dei materiali. Scelta del materiale in funzione dei requisiti del progetto. Materiali metallici, vetro e materiali ceramici, materiali compositi e polimerici, legno. Determinazione delle caratteristiche principali: resistenza, rigidezza, deformabilità, tenacità (meccaniche), costo e peso, durabilità.

La progettazione degli oggetti. La prevenzione del collasso strutturale: resistenza, deformabilità, instabilità dell’equilibrio. Criteri generali per un dimensionamento efficace.
Esempi tipici di sistemi mono e bidimensionali con riferimento al funzionamento statico: funi, aste e travi, archi, lastre, piastre e membrane.
Richiami di statica delle strutture: l’equilibrio del corpo rigido e le equazioni cardinali della statica. Definizione degli schemi statici significativi in funzione del progetto da effettuare. Scelta dei vincoli e classificazione. Determinazione delle caratteristiche della sollecitazione. Esempi ed applicazioni pratiche.

Valutazione ed applicazione delle azioni esterne. Tipologie di carico (concentrato/distribuito lineare e superficiale). Classificazione dei carichi in base alla durata, definizione dei carichi permanenti e delle azioni variabili (neve/vento/esercizio) con riferimento alle NTC2018 e/o agli Eurocodici. Combinazione delle azioni e determinazione della domanda.

Principi e metodi per la valutazione della sicurezza. Calcolo elastico e calcolo anelastico per la valutazione della capacità. Metodo semiprobabilistico per la valutazione della sicurezza: confronto tra capacità e domanda.

Verifiche di sicurezza e progettazione. Verifiche tensionali e verifiche in termini di resistenza nei confronti delle sollecitazioni semplici e composte (compressione/trazione, flessione, taglio, torsione, presso/tenso-flessione, flessione e taglio). Applicazioni a casi pratici e specifiche in funzione della tipologia di materiale impiegato. Verifiche di instabilità: instabilità per carico di punta e instabilità flesso-torsionale, formulazione teorica e applicazioni pratiche con riferimento alla tipologia di materiale impiegato. Verifiche di deformabilità (funzionalità).

Nozioni base della Scienza delle Costruzioni e delle caratteristiche dei principali materiali.

Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche generali della progettazione strutturale, quali scelta di schemi statici semplificati per il dimensionamento, selezione del materiale più congeniale, ecc.

Lo studente sarà in grado di organizzare/gestire un gruppo di progettazione.

Prova orale con eventuale risoluzione di schemi strutturali semplici per il pre-dimensionamento degli oggetti.

Prova orale con eventuale risoluzione di schemi strutturali semplici per la valutazione della domanda e successiva progettazione dell'elemento.

Appunti delle lezioni del docente.

I seguenti testi possono essere utilmente consultati.

• Campanella, Introduzione alla meccanica delle strutture per il design, Aracne editrice
• Del Curto, C. Marano, Materiali per il design. Introduzione ai materiali e alle loro proprietà, Casa Editrice Ambrosiana
• Silver, W. McLean, Introduction to architectural technology, Editore: Laurence King

Obiettivi generali del corso:

• fornire un quadro di riferimento del contesto culturale e produttivo che caratterizza la cultura del design contemporanea, con particolare attenzione ai processi di progettazione e ai distretti produttivi rappresentativi del panorama italiano e internazionale.

• fornire un quadro di riferimento inerente al contesto delle produzioni Made in Italy, in cui si integrano “saper fare” storicizzati e strategie industriali, conoscenze produttive della tradizione e tecnologie avanzate.

• illustrare casi di studio di riferimento che possano fungere da orientamento per lo studente nell’ambito dei valori e nei processi del design e della manifattura design-oriented contemporanea.

• studio dei processi di design thinking emergenti che possano fungere da guida per lo studente nel tracciare percorsi di progettazione in linea con le istanze del mercato e della cultura del design contemporanea.

• sviluppo del percorso di progetto a partire dalla fase di ricerca e di concept fino allo sviluppo dei disegni tecnici e del prototipo di studio finale.

Principali contenuti dell’insegnamento

• Il sistema Made in italy tra storia del design e contesto contemporaneo.

• Artigianalità avanzata: integrazione tra saper fare della filiera manifattura e tecnologie digitali emergenti.

• Design thinking processes e strategie di progettazione riferite al contesto di design contemporaneo.

• Casi di studio di brand e filiere afferenti ai distretti manifatturieri dell’alta gamma.

• Esercitazioni individuali e processi di progettazione in team su brief definiti in base a tendenze del design contemporaneo.

Requisiti di base per la partecipazione e lo svolgimento del laboratorio sono:

• conoscenze si base della storia del design.

• conoscenze relative alla restituzione grafica di un concept progettuale.

• conoscenze relative al disegno tecnico per la restituzione grafica di un progetto esecutivo di massima.

La qualità dei processi e delle soluzioni progettuali proposte dagli studenti rappresenteranno il principale valore di cui verrà tenuto conto nello svolgimento del laboratorio. La presenza in aula e la partecipazione dello studente nell’ambito delle attività del laboratorio verranno tenute in considerazione.

Viene previsto lo svolgimento di alcune esercitazioni individuali introduttive e di due esercitazioni progettuali di gruppo che sviluppino proposte coerenti con gli scenari d’uso e le istanze del mercato contemporaneo.

Ogni studente presenterà le esercitazioni svolte durante il laboratorio nell'ambito della prova d'esame orale. Il corso di laboratorio include anche presentazioni intermedie, il docente provvederà a comunicare per tempo le scadenze e il programma effettivo delle presentazioni.

Qualità, coerenza e originalità delle soluzioni progettuali proposte rappresenteranno il valore principale nella valutazione finale.

La presenza e la partecipazione di ogni studente nell'ambito delle diverse fasi del laboratorio rappresenteranno un elemento di premialità.

Goretti, G. (2022). Design e artigianalità avanzata. Il progetto Crafting Europe. Percorsi esplorativi di co-design tra designer e artigiani supportati dalle tecnologie digitali. Roma: Aracne

Verganti, R. (2009), Design Driven Innovation: Changing the Rules of Competition by Radically Innovating What Things Mean, Harvard press

De Fusco, R. (2020), Storia del Design. Bari: Laterza

Maffei, S. (2005). “Saper fare, saper progettare. Il design italiano e il cambiamento dei processi di produzione della competenza progettuale tra delocalizzazione e re–industrializzazione”, in Arquilla, V., Simonelli, G., Vignati, A., Design, imprese, distretti. Un approccio all’innovazione. Milano: Edizioni POLI.design.

Vezzoli, C., Ceschin, F., Cortesi, S. (2009). Metodi e strumenti per il Life cycle design. Sant’Arcangelo di Romagna (RN): Maggioli

Materiale didattico e ulteriori articoli di riferimento forniti dal docente

Lo studente sarà in grado di impostare e risolvere problemi di meccanica razionale: in particolare problemi di statica e di dinamica di corpi rigidi vincolati.

• Calcolo vettoriale: Vettori; Operazioni vettoriali: somma, prodotto di un vettore per uno scalare, prodotto scalare, prodotto vettoriale, modulo, prodotti misti; Dipendenza lineare; Base; Componenti di un vettore
• Cinematica del punto: Sistema di riferimento cartesiano; Coordinate cartesiane; Coordinate polari; Coordinate cilindriche; Coordinate polari sferiche; Moto di un punto, Velocità e accelerazione di un punto rispetto ad un dato sistema di riferimento; Moto rettilineo uniforme; Moto circolare uniforme; Ascissa curvilinea; Terna di Frenet; Curvatura e raggio di curvatura; Torsione; Formule di Frenet
• Cinematica del corpo rigido: Corpo rigido; Condizione di rigidità; Sistema di riferimento solidale; Formule di Poisson; Velocità angolare di un corpo rigido; Legge delle velocità di un corpo rigido; Moto rigido piano, Campo vettoriale delle velocità; Centro di istantanea rotazione; Teorema di Chasles; Polari fissa e mobile; Moto rigido generale; Asse di Mozzi e asse d'istantanea rotazione; Angoli di Eulero; Velocità angolare di un corpo rigido e angoli di Eulero; Esempi di moti rigidi: traslatorio, polare, rotazionale e elicoidale
• Cinematica relativa: Formule di composizione delle velocità e delle accelerazioni; Legge di composizione delle velocità angolari
• Sistemi vincolati: Sistemi materiali; Configurazione di un sistema materiale; Coordinate Lagrangiane; Gradi di libertà; Vincoli; Classificazione dei vincoli; Vincoli principali per sistemi rigidi piani: cerniera fissa, cerniera mobile, carrello, pattino; Vincolo di rotolamento puro; Vincoli integrabili; Spostamenti virtuali; Spostamenti virtuali reversibili e vincoli bilateri; Spostamenti virtuali per sistemi con vincoli olonomi; Lavoro virtuale; Vincoli ideali; Analisi della condizione di idealità per vari vincoli
• Principi della meccanica: Forze attive e reattive; Forza peso e forza elastica; Gradiente di una funzione scalare; Forze conservative e energia potenziale; Rotore di un campo vettoriale; Criterio del rotore per campi conservativi; Calcolo dell'energia potenziale di un campo di forze conservativo; Cenni di teoria delle equazioni differenziali ordinarie: teorema di esistenza e unicità della soluzione del problema di Cauchy; Equilibrio di un punto materiale; Moto di un punto materiale libero nel campo di gravitazionale terrestre; Oscillatore armonico semplice, forzato e smorzato: soluzione generale e soluzione del problema di Cauchy; Vincoli di contatto e attrito radente; Legge di Coulomb-Morin
• Geometria delle masse: Sistemi materiali discreti e continui; Sistemi omogenei; Centro di massa; Proprietà del centro di massa; Piani e assi di simmetria materiale; Calcolo del centro di massa di un arco di circonferenza omogeneo, di un settore circolare omogeneo e di un cilindro omogeneo; Momento d'inerzia; Matrice d'inerzia; Teorema di Huygens-Steiner; Matrice d'inerzia per sistemi piani; Calcolo momenti d'inerzia: asta omogenea, circonferenza omogenea, lamina rettangolare omogenea, asta non-omogenea, disco omogeneo, cilindro omogeneo; Formule del momento della quantità di moto e dell'energia cinetica per un corpo rigido
• Statica: Forze interne e esterne; Equilibrio di un sistema materiale; Momento di un vettore; Equazioni cardinali della statica; Sistema di forze parallele e centro delle forze parallele; Sistemi labili, ipostatici e iperstatici; Sistemi in equilibrio soggetti a due forze e a tre forze; Arco a 3 cerniere; Travature reticolari; Principio dei lavori virtuali; Lavoro virtuale per sistemi soggetti a vincoli ideali olonomi; Forze generalizzate; Forze generalizzate conservative; Energia potenziale; Metodo della stazionarietà dell'energia potenziale; Stabilità (secondo Lyapunov) di una configurazione di equilibrio; Teorema di Dirichlet-Lagrange; Matrice Hessiana dell’energia potenziale
• Dinamica: Quantità di moto e momento della quantità di un sistema materiale; Equazioni cardinali della dinamica; Equazioni del moto del centro di massa. Conservazione dell'energia. Cenni allo studio della dinamica attraverso integrali primi e loro conservazione. Cenni al principio di d'Alembert e alle equazioni di Lagrange e Eulero-Lagrange.

Argomenti trattati nei corsi di Analisi I e II, Geometria ed Algebra Lineare e Fisica I: calcolo differenziale ed integrale, geometria analitica, elementi della teoria degli spazi vettoriali, meccanica del punto materiale.

L'aspettativa è che lo studente sviluppi la capacità di uno studio individuale sistematico finalizzato ad impostare in modo organico problemi tecnico-scientifici sulla base di pochi principi generali.

Ricevimenti ed incontri periodici. Svolgimento e correzione di esercizi di simulazione

L'esame è composto da una prova orale e da una prova scritta; la prova scritta é composta di varie parti, potenzialmente somministrate separatamente.

La prova scritta consiste nella risoluzione di una serie di esercizi elementari e/o la discussione di argomenti di teoria e/o nella risoluzione di alcuni problemi. L’ammissione alla prova orale richiede il superamento delle varie parti della prova scritta ed un voto non inferiore a 16. La durata della prova scritta è al più di 3 ore.

La prova orale deve svolgersi nello stesso appello della prova scritta e non può essere posticipata.

La prova orale consiste in un colloquio sullo svolgimento della prova scritta e sul materiale svolto a lezione. Durante la prova orale potrà essere richiesto al candidato di discutere la teoria sviluppata e di risolvere esercizi.

Per partecipare alle prove scritte e orale è obbligatorio iscriversi attraverso il portale ufficiale di UNIPI.

Teoria e Esercizi

• Appunti delle lezioni disponibili nel canale Teams del corso o nel sito e-learning della scuola di Ingegneria

• P. Biscari, T. Ruggeri, G. Saccomandi e M.F. Vianello, Meccanica Razionale, 3a Edizione, Unitext 93, Springer Milan, 2015

Disponibile in versione e-book in biblioteca http://www.sba.unipi.it

• G. Amendola, Meccanica Razionale Lezioni Con Esercizi Ragionati per Gli Studenti Dei Corsi Di Laurea in Ingegneria, Tipografia Editrice Pisana, 2015

• P. Biscari, Introduzione Alla Meccanica Razionale. Elementi Di Teoria Con Esercizi, Unitext 94, Milano, Springer, 2016

Esercizi

• D. Serra e C. Trimarco, Esercizi di Meccanica Razionale, Pisa University Press, 2019

• G. Frosali e F. Ricci, Esercizi di meccanica razionale, Ed. Esculapio, 2013

Il corso ha come obiettivo principale l'acquisizione delle conoscenze utili alla comprensione degli strumenti e dei metodi per il calcolo delle strutture, sia quando sono immaginate composte da elementi rigidi, sia quando sono schematizzate come sistemi deformabili elasticamente.

In caso di riscontro positivo da parte degli studenti, alla fine del corso potranno essere anche discussi i concetti di base riguardanti gli elementi fondamentali della teoria dell'elasticità dei corpi continui, come il concetto di tensione, deformazione e relazioni costitutive.

1. Statica e cinematica di sistemi di corpi e travi rigidi: definizioni, vincoli e connessioni, spostamenti assegnati e cedimenti vincolari, carichi esterni, classificazione cinematica e statica, gerarchia strutturale, caratteristiche della sollecitazione, equazioni di equilibrio, casi particolari (strutture reticolari, ecc.);
2. Statica e cinematica di sistemi di travi elastiche: misure di deformazione, leggi costitutive per travi linearmente elastiche, deformazioni anelastiche, equazioni differenziali secondo le teorie di Eulero-Bernoulli e Timoshenko, teorema dei lavori virtuali, metodi delle forze e degli spostamenti per la soluzione di problemi staticamente indeterminati.
3. Introduzione alla teoria dell'elasticità dei corpi continui: il concetto di tensione, deformazione, le equazioni di congruenza, le equazioni di equilibrio e le equazioni di legame costitutivo.

Geometria, Algebra Lineare e Analisi Matematica.

Generalità

La prova d’esame di Scienza delle Costruzioni è composta da una prova scritta e da una prova orale.

Prova scritta

La prova scritta ha una durata di circa 2 ore e 30 minuti. Essa prevede la risoluzione di due problemi, il primo sempre inerente ad un problema statico di un sistema di travi isostatico mentre il secondo variabile tra i restanti argomenti tratti nel corso.

Durante la prova scritta è consentita la consultazione di manuali, libri ed appunti. È consentito altresì l’uso delle calcolatrici scientifiche. Non è, invece, consentito l’uso di computer, tablet, cellulari e dispositivi elettronici simili che consentano un collegamento a Internet o comunque la comunicazione con l’esterno.

Prova orale

La prova orale deve essere sostenuta nello stesso appello in cui è stata superata la prova scritta. La prova orale è fissata non prima di 2 giorni dopo la prova scritta. La prova orale consiste in un colloquio, nel quale lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto una sufficiente comprensione e conoscenza degli argomenti oggetto dell’insegnamento.

Durante la prova orale può essere richiesto allo studente di risolvere ulteriori esercizi scritti.

Al termine del colloquio, la Commissione d’esame considera i risultati ottenuti dallo studente nella prova scritta e nella prova orale e fornisce la valutazione finale in trentesimi (oltre alla eventuale lode).

Luogo e data di svolgimento degli esami

Le prove scritte e le prove orali si svolgono, di regola, nelle aule e nelle date indicate nel calendario ufficiale degli esami della Scuola di Ingegneria (https://www.ing.unipi.it/it/studiare-a-ingegneria/esami-e-prove-in-itinere/calendari-esami) e sul sito di iscrizione agli esami (http://esami.unipi.it). Eventuali modifiche riguardanti la data, l'orario o l'aula saranno comunque comunicate tempestivamente dal docente.

Iscrizione all’esame

Per partecipare alle prove d’esame è obbligatorio iscriversi tramite il sito di iscrizione agli esami di Ateneo (http://esami.unipi.it) entro la data di scadenza indicata.

Testi di Riferimento

• A. Luongo e A. Paolone. Meccanica delle Strutture - Sistemi Rigidi ad Elasticità Concentrata. Casa Editrice Ambrosiana, 1997
• A. Campanella. Introduzione alla meccanica delle strutture per il design. Parte I. Aracne, 2014
• P. Podio-Guidugli. Lezioni di Scienza delle Costruzioni. Aracne, 2009

Altri testi

• P. Podio-Guidugli. Lezioni di Statica. Aracne, 2014
• L Nunziante, L Gambarotta e A. Tralli. Scienza delle costruzioni. Collana di istruzione scientifica. McGraw-Hill Education, 2011
• C. Comi e L. Corradi Dell’Acqua. Introduzione alla meccanica strutturale. McGraw-Hill Companies, 2016

Eserciziari

• E. Viola. Esercitazioni di scienza delle costruzioni - Volume 1. Esercitazioni di scienza delle costruzioni. Pitagora, 1993
• E. Viola. Esercitazioni di scienza delle costruzioni - Volume 2. 1993
• L. Galano e P. M. Mariano. Eserciziario di Meccanica delle Strutture, 2011

Il corso fornisce conoscenze di base e applicative sulle principali tecnologie di produzione meccanica, seguendo l'intero ciclo di sviluppo del prodotto: dalla specifica tecnica e dalla progettazione per la producibilità (Design for Manufacturing e Design for Assembly) fino alla realizzazione del componente finito, con attenzione alle fasi di controllo dimensionale e giunzione/assemblaggio.

Gli argomenti trattati includono i principali processi di lavorazione dei materiali metallici: fonderia (formatura in forma transitoria e in forma permanente), deformazione plastica (laminazione, estrusione, trafilatura, stampaggio, lavorazione delle lamiere), asportazione di truciolo (tornitura, foratura, fresatura), saldatura e tecniche di giunzione, tecnologie additive (material extrusion/FDM, vat photopolymerization/MSLA ecc.). Per ciascun processo vengono analizzati gli utensili, le macchine (manuali e a controllo numerico) e le attrezzature di lavorazione.

Il corso introduce inoltre elementi di metrologia (misure macro e microgeometriche, tolleranze dimensionali e geometriche, rugosità superficiale, controlli non distruttivi, strumenti di misura manuali e digitali) e cenni di economia di produzione e controllo qualità, anche in relazione allo svolgimento di un progetto applicativo di gruppo.

Il corso promuove lo sviluppo di comportamenti professionali coerenti con il lavoro tecnico e progettuale in ambito manifatturiero. In particolare, si richiede allo studente di: collaborare in modo efficace all'interno di un gruppo di lavoro, con suddivisione chiara dei compiti e responsabilità individuali; dimostrare spirito critico nell'analisi e nel confronto tra soluzioni progettuali alternative; saper modellare processi reali mediante schemi tecnici e modelli semplificativi; stimare parametri tecnici a partire da ordini di grandezza plausibili, utili per pre-analisi e validazione preliminare; effettuare scelte consapevoli e motivate, tenendo conto di vincoli tecnici, economici e operativi; organizzare in modo efficace il materiale prodotto, sia nella relazione scritta sia nella presentazione orale.

Il progetto didattico, svolto in gruppi di due studenti, riguarda lo studio del ciclo di fabbricazione di componenti reali appartenenti a un complessivo meccanico. A seconda dei componenti scelti, può comprendere: individuazione di un prodotto reale; disegno tecnico con scelta delle quote funzionali e stima delle tolleranze; realizzazione di un modello CAD; progettazione della formatura tramite colata in forma transitoria, con dimensionamento di modello, materozze e sistema di colata, e calcolo della spinta metallostatica; simulazione della colata e del raffreddamento con software CAE (es. Altair Inspire Cast); proposta di un processo alternativo tramite additive manufacturing; progettazione del ciclo di lavorazione alle macchine utensili, con fasi e sottofasi, scelta di utensili e parametri di taglio, calcolo di potenze assorbite, tempi e costi; eventuale programmazione ISO (G-code) di una sottofase e realizzazione del componente su fresatrice a controllo numerico; altri processi quali deformazione plastica, piegatura, tranciatura, saldatura o taglio laser; verifica dimensionale con strumenti tradizionali e con macchina di misura a coordinate (CMM); ciclo di montaggio e/o saldatura.

Le attività sono valutate attraverso la relazione tecnico-economica, la sua presentazione e la discussione orale in gruppo, secondo la griglia di valutazione adottata dal corso, come dettagliato nelle Modalità d'esame.

Testo ufficiale di riferimento Marco Santochi, Francesco Giusti, Tecnologia meccanica e studi di fabbricazione, 2ª ed., 2000, Casa Editrice Ambrosiana, Milano, pp. 674, ISBN 88-408-1028-5. Le diapositive utilizzate a lezione dal docente non sono disponibili per ragioni di copyright. Altri testi consigliati (in aggiunta o in alternativa) ● S. Kalpakjian, S. Schmid, Manufacturing Engineering and Technology, SI Edition, 7th ed., 2013, Pearson, ISBN 9789810694067. ● S. Kalpakjian, S. Schmid, C.-W. Kok, Manufacturing Processes for Engineering Materials, SI Edition, 5th ed., 2008, ISBN 9789810679538. ● S. Kalpakjian, S. R. Schmid, Tecnologia meccanica, 5ª edizione italiana (a cura di S. Bruschi, E. Savio, S. Carmignato, A. Ghiotti, G. Lucchetta), Pearson Paravia Bruno Mondadori, 2008, ISBN 9788871924625 (disponibile anche in versione digitale). ● M. P. Groover, Introduction to Manufacturing Processes, John Wiley & Sons, 2012, ISBN 978-0-470-63228-4. Materiale didattico integrativo (diapositive, dispense, software di simulazione, testi d'esame svolti ed esempi di progetti approvati) è reso disponibile agli studenti iscritti tramite i canali del corso.

Il corso fornisce conoscenze di base sulla statistica industriale applicata al controllo dei processi produttivi: statistica descrittiva e inferenziale, campionamento, distribuzioni di probabilità (normale, Bernoulli, Poisson, binomiale, ipergeometrica), test di ipotesi, correlazione e regressione, campionamento in accettazione e controllo statistico di processo (SPC), con particolare attenzione all'uso del foglio elettronico come strumento operativo di analisi. Il corso fornisce inoltre conoscenze sui principi di gestione della qualità secondo la norma ISO 9001, applicati ai processi di progettazione e produzione: pianificazione strategica (visione, missione, contesto dell'organizzazione), gestione dei progetti, gestione documentale (manuale della qualità, procedure, istruzioni operative, registrazioni), gestione delle risorse (umane, infrastrutturali, di monitoraggio e misurazione) e gestione operativa della produzione di serie o a lotti, incluse le attività di valutazione delle prestazioni e di miglioramento continuo.

Parte 1 – Statistica industriale e controllo statistico di processo (SPC) — circa 34 ore Statistica descrittiva e inferenziale; tipi di campionamento (semplice, sistematico, a cluster) e principi di progettazione degli esperimenti. Uso del foglio elettronico per l'analisi dei dati: generazione di numeri casuali, istogrammi, indici di posizione (media, mediana, moda) e di dispersione (deviazione standard, range, quantili, box plot, five number summary). Distribuzione normale e standardizzazione. Distribuzioni discrete (Bernoulli, Poisson, binomiale, ipergeometrica) e relative approssimazioni; correzione di continuità. Distribuzione campionaria della media, intervalli e livello di confidenza, margine di errore, distribuzione t. Test di ipotesi: test z, t e non parametrici (Wilcoxon, Mann-Whitney) per una e due popolazioni, indipendenti e appaiate; test chi-quadro e F sulla varianza; test chi-quadro di adattamento e di indipendenza; inferenza sulle proporzioni e tabelle di contingenza. Cenni di regressione lineare e correlazione. Campionamento in accettazione: curva operativa caratteristica, livello di qualità accettabile (LQA), qualità media risultante e tollerabile, piani di campionamento per attributi e per variabili (norme ISO/UNI ISO 2859), errori di I e II specie, potenza di un test. Statistical Process Control (SPC): ciclo PDCA, le 4M, cause di variabilità naturale e speciale, precisione e accuratezza, gestione del setup. Indici di capacità di processo e stima della percentuale di difettosità. Carte di controllo (X-R, per individui, per attributi, a standard dato): costruzione, interpretazione e riferimenti normativi (ISO 7870/8258). Parte 2 – Gestione della qualità nei processi di progettazione e produzione (ISO 9001) — circa 20 ore Introduzione ai sistemi di gestione per la qualità: evoluzione storica, approccio per processi, ciclo PDCA applicato all'organizzazione. Struttura della norma ISO 9001: contesto dell'organizzazione, parti interessate, leadership e politica per la qualità. Pianificazione strategica: visione, missione, obiettivi per la qualità, gestione dei rischi e delle opportunità. Gestione dei progetti: pianificazione, risorse, tempi e responsabilità nello sviluppo e industrializzazione di un prodotto. Gestione documentale: struttura tipica di un sistema documentale (manuale della qualità, procedure, istruzioni operative, registrazioni) e controllo dei documenti. Gestione delle risorse: risorse umane (competenze, consapevolezza, formazione), infrastrutture, ambiente di lavoro, risorse di monitoraggio e misurazione (taratura). Gestione operativa della produzione: pianificazione e controllo della produzione di serie e a lotti, gestione delle non conformità, tracciabilità. Valutazione delle prestazioni e miglioramento: audit interni, riesame della direzione, azioni correttive, miglioramento continuo. Costruzione guidata di un caso di studio originale: applicazione dei concetti sopra a un'azienda immaginaria che realizza in serie o a lotti il componente/complessivo meccanico sviluppato nel corso di Tecnologie di Produzione, da presentare e discutere in sede di esame orale. Attività integrative — circa 6 ore Visite aziendali e/o a fiere di settore per l'osservazione di sistemi di gestione della qualità e dell'organizzazione della produzione in contesti reali.

Matematica di base (elementi di probabilità e statistica descrittiva) e utilizzo di base del foglio elettronico Excel sono preferenziali ma non necessari. È utile aver già seguito o seguire in parallelo il corso di Tecnologie di Produzione, poiché il caso di studio della parte di gestione qualità viene tipicamente costruito a partire dal componente/complessivo meccanico sviluppato in quel corso.

Il corso promuove l'autonomia nell'affrontare l'analisi statistica di semplici insiemi di dati di processo, la capacità di ragionamento sistemico nell'inquadrare i processi aziendali in un'ottica di gestione della qualità, e la capacità di esposizione orale chiara, strutturata e coerente. Per la preparazione del caso di studio è incoraggiata la collaborazione in coppia (anche mantenendo la stessa coppia del progetto di Tecnologie di Produzione), pur essendo ammesso il lavoro individuale.

La capacità di applicare i metodi di statistica industriale è verificata tramite la prova pratica al calcolatore, in cui lo studente deve risolvere esercizi su dati reali o simulati utilizzando il foglio elettronico. La capacità di ragionare in termini di sistema di gestione per la qualità è verificata tramite la discussione orale del caso di studio autonomamente ideato: lo studente deve saper descrivere come implementerebbe e controllerebbe, in termini di qualità, i processi della propria realtà industriale immaginaria, rispondendo a domande del docente su visione e missione, pianificazione, documentazione, risorse e controllo della produzione applicate ad un caso reale/realistico.

L'esame si compone di due parti indipendenti da sostenere in unica sessione consecutivamente: 1. Prova scritta pratica (statistica industriale e SPC) Prova pratica su foglio elettronico (Excel), sugli argomenti di statistica industriale e SPC svolti nel corso: statistica descrittiva, test di ipotesi, campionamento in accettazione, carte di controllo, indici di capacità di processo. 2. Discussione orale (gestione della qualità) Non è richiesto alcun elaborato scritto per questa parte. Lo studente prepara autonomamente — individualmente oppure in coppia (anche mantenendo la stessa coppia del progetto di Tecnologie di Produzione) — un caso di studio: un'azienda immaginaria che realizza in serie o a lotti il componente/complessivo meccanico sviluppato nel progetto di Tecnologie di Produzione. Durante la discussione orale lo studente deve essere in grado di descrivere, come se fosse chiamato a implementarli e a controllarli nella propria realtà industriale, gli elementi essenziali di un sistema di gestione per la qualità: visione e missione, pianificazione strategica, struttura documentale (es. manuale della qualità e procedure), gestione delle risorse, gestione operativa della produzione e relativo controllo di qualità. Il docente pone domande di approfondimento sugli argomenti teorici della parte di gestione qualità, applicati al caso presentato. Valutazione finale Il voto finale è dato dalla media tra il voto della prova scritta pratica e il voto della discussione orale, con peso proporzionale alla durata delle lezioni sui due argomenti.

Statistica industriale e SPC Neil A. Weiss, Introductory statistics, Addison Wesley Longman. Douglas C. Montgomery, Introduction to Statistical Quality Control, Wiley. Dispense del docente e file Excel di esempio per le esercitazioni. Gestione della qualità Norma UNI EN ISO 9001 e altre su SPC e Campionamento in accettazione. Diapositive del docente su pianificazione strategica, gestione dei progetti, gestione documentale e delle risorse. Materiale didattico integrativo reso disponibile tramite i canali del corso.