Scelta del materiale nella progettazione
Scelta del materiale nella progettazione
Ottimizzare la scelta dei materiali in ingegneria: approcci strategici e strumenti digitali per il supporto decisionale
Descrizione del corso
Il corso si concentra sulla selezione ottimale dei materiali nella progettazione industriale, seguendo il metodo sviluppato dal Prof. Ashby.
Insegna a:
- affrontare problemi interdisciplinari legati alla scelta dei materiali, integrando ingegneria, design, economia e sostenibilità;
- interpretare e analizzare i materiali come insiemi complessi di proprietà, utilizzando dati quantitativi per decisioni informate;
- sviluppare strategie di selezione supportate da strumenti digitali, con riferimento a software come Ansys Granta Edupack e Granta Selector.
È particolarmente utile per chi lavora su progetti innovativi, ri-progettazioni, tesi o ricerche scientifiche legate ai materiali e allo stato dell’arte dei manufatti.
Carico di lavoro totale del corso: 50 ore
Questo MOOC è stato prodotto nell’ambito del progetto Edvance - Digital Education Hub per la Cultura Digitale Avanzata. Il progetto è finanziato dall’Unione europea - Next Generation EU, Componente 1, Investimento 3.4 “Didattica e competenze universitarie avanzate”.
Risultati di Apprendimento Attesi
Al termine del percorso i partecipanti saranno in grado di:
- pianificare il processo di selezione del materiale, traducendo il progetto in una serie di requisiti tecnici e i materiali in sistemi multi-dimensionali, descritti dalle loro proprietà, che possono soddisfare al meglio questi requisiti;
- utilizzare le proprietà dei materiali, rintracciabili in data-base e rappresentabili con fogli di calcolo o software dedicati, per filtrare candidati non adatti e classificare le migliori soluzioni;
- valutare quale materiale sia il più adatto per uno specifico manufatto e comunicare ipotesi, svolgimento e risultati in report tecnici e presentazioni efficaci.
Prerequisiti
Per lo svolgimento di questo MOOC è preferibile avere una conoscenza di base di:
- principali famiglie dei materiali e relative proprietà;
- principali tipologie di sollecitazioni meccaniche a cui può essere sottoposto il manufatto e di interazioni con campi e ambienti esterni;
- principali tecnologie per la trasformazione dei materiali.
Attività
Il corso prevede:
- Video-lezioni asincrone per esplorare gli ambiti specifici della selezione del materiale
- Quiz settimanali e quiz finale per la verifica dell’apprendimento
- Esercizi individuali da svolgere in autonomia per applicare o comprendere meglio i concetti utilizzati nelle unità didattiche (attività interattiva non valutata)
Schema della sezione
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In questa prima settimana verrà illustrato il ruolo fondamentale che i materiali hanno giocato e giocano nella progettazione di manufatti, mettendo in evidenza come la scelta del materiale influenzi non solo le prestazioni finali del prodotto, ma anche aspetti quali la durata, i costi, le caratteristiche estetiche e la sostenibilità. Saranno inoltre introdotte le principali famiglie di materiali e le proprietà che ne consentono la descrizione, il confronto e la valutazione in relazione alle diverse esigenze progettuali. Infine, verrà mostrato come queste proprietà possano essere raccolte, organizzate e gestite all’interno di banche dati dedicate, strumenti essenziali per supportare in modo razionale ed efficiente il processo di scelta del materiale.
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In questa seconda settimana verrà descritta una strategia di selezione del materiale che consente, anche in presenza di un elevato numero di alternative, di individuare il materiale — o i materiali — che meglio soddisfano le esigenze del progetto in relazione alle proprietà richieste.
L’approccio presentato è quello sviluppato dal Prof. Michael Ashby (Cambridge University) e prevede la suddivisione del processo in più stadi di selezione: dalla traduzione iniziale dei requisiti di progetto, alle fasi intermedie di filtraggio e classificazione, fino alla fase finale di verifica o documentazione. -
In questa terza settimana applicheremo l’approccio strategico di selezione dei materiali a casi pratici, concentrandoci in particolare su manufatti per i quali il requisito principale sia la garanzia di una specifica rigidezza strutturale. A tal fine, approfondiremo innanzitutto il concetto di indice di prestazione del materiale, illustrando come questo possa essere definito e utilizzato per diverse declinazioni di un progetto. Successivamente, analizzeremo le caratteristiche principali dei progetti condizionati dalla rigidezza, evidenziando le implicazioni sulla scelta dei materiali. Infine, metteremo in pratica il metodo di selezione attraverso due casi di studio concreti, osservando come l’applicazione sistematica degli indici di prestazione e dei criteri di selezione permetta di individuare i materiali più adatti in relazione agli obiettivi progettuali.
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In questa ultima settimana applicheremo l’approccio strategico di selezione dei materiali a progetti di manufatti in cui il requisito principale sia la resistenza, ossia la capacità di garantire l’integrità strutturale senza cedimenti o perdita di funzionalità nelle condizioni specifiche di esercizio. I criteri di selezione verranno declinati in relazione alle diverse modalità di rottura (trazione, compressione, snervamento, fatica) e ai differenti approcci progettuali, come la progettazione basata sul carico, sulla deformabilità o sull’energia assorbita. Infine, nella lezione conclusiva, verranno presentati altri scenari in cui la strategia di selezione dei materiali può essere applicata, offrendo spunti e strumenti utili a chi desidera approfondire ulteriormente questa disciplina.
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Trascrizioni video Cartella
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Valutazione
Il corso prevede l’erogazione di un Open Badge, ottenibile sulla base del punteggio raggiunto rispondendo ai quiz valutati. Hai tentativi illimitati di risposta per ciascun quiz ma dovrai attendere 15 minuti. Il corso si considera completato in modo adeguato all'ottenimento del certificato se raggiungerai almeno il 60% del punteggio complessivo in ciascuno dei quiz valutati. Il punteggio massimo ottenibile in ciascun quiz è indicato all’inizio del quiz stesso. Puoi vedere il punteggio che hai ottenuto nel quiz in corrispondenza dell’ultimo tentativo fatto oppure nella pagina “Valutazione”.
Attestato
Il corso prevede l’erogazione di un Open Badge rispondendo correttamente ad almeno il 60% delle domande in ciascuno dei quiz valutati e rispondendo al questionario finale.
Una volta completate le attività richieste potrai accedere a “Ottieni l’Open Badge”, avviando il rilascio del badge. Le indicazioni per accedere al badge saranno inviate al tuo indirizzo e-mail.
L’Open Badge non è un certificato ufficiale e non dà diritto a crediti universitari, a voti o a diplomi.
Accesso al corso e disponibilità dei materiali
Il corso è erogato in modalità online e gratuito.
Docenti del corso
Stefano Pandini
Docente
Stefano Pandini è Professore Associato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale dell’Università degli Studi di Brescia. Ha conseguito la Laurea e il Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Materiali presso l’Università degli Studi di Trento. Dal 2005 svolge attività didattica su temi legati al comportamento meccanico dei materiali polimerici e compositi e alla selezione dei materiali per la progettazione. La sua attività di ricerca si concentra sullo studio delle caratteristiche meccanica di polimeri e compositi innovativi, sullo sviluppo di materiali intelligenti e funzionali (polimeri a memoria di forma; manufatti realizzati tramite 4D- printing), con particolare interesse per le applicazioni in campo biomedicale. Ha preso parte a diversi progetti di ricerca, finanziati da enti pubblici e aziende. È autore di oltre 100 pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali peer-reviewed e di numerosi contributi presentati a conferenze di rilievo internazionale.
Contatti
Per qualsiasi informazioni sul corso o per problemi tecnici scrivi a pok@polimi.it o consulta la pagina delle FAQ.