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Lab di Modellazione Solida
Prof. F. Campana
Introduzione alla
Modellazione Solida
– Obiettivi della Modellazione Solida e del CAD
– CAD e progettazione, CAD e sviluppo prodotto
– Esempio
– Evoluzione storica
– Competenze richieste
Lab di Modellazione Solida
Prof. F. Campana
Significato
Con “Computer Aided Design (CAD)” l’ingegnere intende
l’insieme di conoscenze tecniche e informatiche in grado di
condurre un processo di “Progettazione Assistita dal
Calcolatore”.
Il CAD non è:
– solo uno strumento di disegno per la realizzazione grafica di
forme
– uno specifico software
Il CAD è:
– un metodo per lo sviluppo e la gestione di progetti industriali
– un insieme di procedure e funzionalità per il disegno e il progetto
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Obiettivo
Assistere l’iter di progettazione offrendo strumenti in grado di: – automatizzare gli aspetti ripetitivi e standardizzati
– ridurre gli errori relativi all’applicazione delle norme tecniche (standard ISO, UNI, DIN, …)
– verificare il prima possibile criticità funzionali, costruttive e di fabbricazione attraverso prototipi virtuali
– gestire e archiviare le informazioni e le documentazioni di progetto e ciclo di vita del prodotto (Product Data Management e Product Lifecycle Management – PDM e PLM)
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Ciclo di Vita di un Prodotto
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Fasi di Progettazione In progettazione la richiesta del mercato si definisce in modo sempre
più dettagliato fino a diventare un insieme di disegni costruttivi per fabbricare e assemblare ogni componente del prodotto finito.
Il Time to Market è il tempo necessario a lanciare sul mercato un nuovo prodotto/modello.
Il computer promuove la riduzione del time to market aiutando:
–nella stesura dei vari tipi di progetto
–nella verifica anticipata di quello che può accadere in esercizio
–nella gestione delle informazioni tra I vari comparti lavorativi
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Esempi di CAD e Iter Progetto
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Sì, ma cos’è un sistema CAD?
I sistemi CAD sono applicazioni informatiche di alto livello in grado di gestire e integrare in tempo reale:
–librerie di modellazione geometrica in 2 e 3D
–computer grafica di restituzione e navigazione del modello geometrico 3D
–sistemi di puntamento e interfaccia grafica interattiva
–gestione e archiviazione dati e metadati
Integrabili/integrati con programmi :
–di calcolo numerico per l’ottimizzazione e la simulazione fisica di esercizio e produzione (=prototipazione virtuale)
–di gestione della conoscenza ingegneristica di supporto ad attività altamente specializzate
– applicazioni CAD di tipo verticale (ad es. per progetto saldature, lamiere, …,
– applicazioni di tipo Knowledge Based Design (=sistemi esperti)
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Evoluzione storica del CAD Si è sviluppato e cresce insieme alle evoluzioni hardware e software dell’informatica:
Anni ’50-’60: prime applicazioni di interattività uomo-macchina (IBM c/o General Motors, progetto Sketchpad@MIT); sviluppo di computer per elaborazioni di disegno computerizzato; sviluppo del calcolo numerico per verifiche strutturali; sviluppo di linguaggi di programmazione macchine utensili (APT).
Anni ’60-’70: sviluppo del Computer Aided Drafting (disegno 2D di dettaglio, prime ottimizzazioni di interfaccia grafica – refresh, panning, zooming su terminali con acceleratori grafici).
Anni ’70-’80: inizio del disegno 3D di tipo reticolare (wireframe) e di surface modeling.
Anni ’80-’90: sviluppo della modellazione solida, B-rep e C-rep (Boundary e Constructive Representation), volumi CSG (Constructive Solid Geometry).
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Evoluzione storica del CAD
Anni ’90-2010: Modellazione solida di tipo “variazionale parametrico” (feature based design), NURBS surface.
… e poi?
Piena integrazione tra verifiche fisiche e ambiente virtuale
Realtà virtuale e realtà aumentata per:
– la progettazione collaborativa (collaborative design)
– prototipazione virtuale
–nuove modalità di interfaccia uomo-macchina
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Competenze richieste
Come ingegneri industriali:
–solida conoscenza della fisica e delle interazioni tra diversi ambiti disciplinari (meccanica del continuo e reologia dei materiali, fluidodinamica e resistenza strutturale, elettronica e meccanica, …)
–conoscenza dello stato dell’arte tecnico per saper vagliare scelte e soluzioni con spirito critico e evitare … “di scoprire l’acqua calda!”
–Continuo aggiornamento dei progressi tecnologici per comprendere come accelerare attraverso il CAD il processo di sviluppo di nuovi prodotti/tecnologie industriali
Come ricercatori/sviluppatori:
–Conoscenza dei sistemi informatici software e hadrware
–Capacità di programmazione (in diversi linguaggi)
–Buona conoscenza della geometria computazionale, del calcolo numerico, …