PRESENTAZIONE DIPARTIMENTO DI MECCANICA Università Politecnica delle Marche Facoltà di Ingegneria

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1 PRESENTAZIONE DIPARTIMENTO DI MECCANICA Università Politecnica delle Marche Facoltà di Ingegneria

2 Gruppi: Disegno e Metodi dell Ingegneria Industriale Costruzione di Macchine e Progettazione Meccanica Meccanica Applicata alle Macchine Metallurgia Misure Meccaniche e Termiche Tecnologie e Sistemi di lavorazione

3 Attività del DTM Group Design Tools and Methods Maura Mengoni

4 Responsabile: Docenti: Dottorandi di ricerca: Assegnisti di ricerca: (post doc) Assegnisti di ricerca: ORGANIZZAZIONE DEL GRUPPO Ferruccio Mandorli, Michele Germani, Maura Mengoni Claudio Favi Landi Daniele Alessandro Morbidoni Roberto Raffaeli Margherita Peruzzini Marco Mandolini Paolo Cicconi Barbara Colaiocco Silvia Ceccacci Paolo Morichetti Alessandro Macchione Marco Marconi Collaboratori: Samuele Vitali, Serena Mercuri, Andrea Finaurini, Andrea Tirabassi, Federica Giombetti TOTALE: 20 di cui 3 ingegneri elettronici, 10 ingegneri meccanici, 2 tecnici informatici, 2 ingegneri gestionali

5 PRINCIPALI TEMATICHE DI RICERCA DESIGN AUTOMATION DESIGN TOOLS AND METHODS COLLABORATIVE DESIGN AMBITI DI RICERCA CAMPI DI APPLICAZIONE

6 OBIETTIVI DELLE ATTIVITA DI RICERCA FREE-HAND SKETCHES PHYSICAL o VIRTUAL PROTOTYPES IDEATION PROTOTIPAZIONE VIRTUALE AUGMENTED MODELS 3D CAD MODELS DEVELOPMENT Ridurre il time to market e garantire il mantenimento del design intent dalle prime fasi di ideazione allo sviluppo prodotto Gestire il ciclo di vita del prodotto promuovendo l applicazione di concetti Lean ed Eco-Oriented Product development

7 IL LABORATORI LABORATORIO VIRTUAL PROTOTYPING SISTEMA VIRTUAL REALITY A STEREOSCOPIA ATTIVA dotato di diversi sistemi SW: Alias Studio Tool, VisMock-up, UGS Jack, Catia V5, PIATTAFORMA DI SVILUPPO DEDICATA AD APPLICAZIONI VR: VIRTOOLS SISTEMA PER AUGMENTED REALITY (SW: Linceo VR, Hw: Video Camera: Logitech Pro C910, Librerie ArToolKit ) SISTEMA DI TRACKING OTTICO Modello Optitrack con 3 camere ad infrarossi SISTEMA DI MODELLAZIONE HAPTIC SENSABLE FREEFORM SISTEMA PLM CATIA V.5 DASSAULT SYSTEMES SISTEMA LINCEO VR PER PROTOTIPAZIONE VIRTUALE LABORATORIO DI TIME COMPRESSION TECHNIQUES SISTEMA REVERSE ENGINEERING MINOLTA RANGE 7 SISTEMA RILIEVO DI FORME 3D COMET 400 STEINBICHLER SISTEMA PROTOTIPAZIONE RAPIDA ZCORP SISTEMA DI MISURA 3D ROLAND PICZA MDX 1 SISTEMI SW PER LA PROTOTIPAZIONE VIRTUALE di PRODOTTI E PROCESSI SISTEMI CAD: SolidEdge, CATIA V5, SolidWorks, Rhinoceros, 3DSMax SISTEMI SIMULAZIONE: Stampaggio MOLDFLOW, Pressofusione alluminio Dipartimento Magmasoft, di Meccanica Processi Università produttivi Politecnica ARENA, delle Marche Gestione - Via Brecce di processo Bianche SPFlow ANCONA

8 INDUSTRIAL DESIGN virtual clay sculpturing DIFFERENTI CONCEPT DI PRODOTTO PROTOTIPI VIRTUALI PER VALUTAZIONI ESTETICO-FUNZIONALI UTILIZZO DI STRUMENTI HAPTIC PER LA TRADUZIONE DEL CONCEPT IN VIRTUAL PROTOTYPE

9 INDUSTRIAL DESIGN REVERSE ENGINEERING COME STRUMENTO PER L INGEGNERIZZAZIONE DI FORMA Ricerca degli invarianti di processo, imposizione di vincoli per modiche funzionali = conservazione del design intent PRODOTTO INTERVISTA PROTOTIPO TWIST COME DEFORMAZIONE DI INTERVISTA Perdita del design intent IMPIEGO DI TECNICHE DI REVERSE ENGINEERING PER OTTENERE MODELLO 3D DELL ESISTENTE

10 INDUSTRIAL DESIGN design intent formalization PRODOTTO INTERVISTA ACQUISIZIONE 3D CON MINOLTA RICOSTRUZIONE SUPERIFICI CAD.igs CREAZIONE MODELLO CAD 3D PARAMETRICO RISULTATO: PROTOTIPO FISICO POLTRONA TWIST

11 INDUSTRIAL DESIGN REVERSE ENGINEERING per il controllo qualità I sistemi di Reverse Engineering sono utilizzazibili anche nel campo del controllo qualità in quanto sono in grado di acquisire velocemente superfici di qualsiasi morfologia in tempi rapidi. In questo ambito si sono svolti studi per l automazione del processo di controllo qualità (forma e tolleranze dimensionali e geometriche) attraverso l integrazione di robot antropomorfi, sistemi senza contatto e sistemi software CAD-based che pilotano l intero processo e permettono di verificare la rispondenza del componente misurato rispetto al design intent estetico (controllo qualità curvatura superfici) e funzionale (prescrizioni tolleranze dimensionali e geometriche).

12 DESIGN AUTOMATION Sistemi Knowledge-based CAD Uno dei limiti degli attuali sistemi CAD 3D risiede nella loro eccessiva genericità. Una esigenza largamente diffusa riguarda la necessità di verticalizzare il sistema sulle problematiche di uno specifico settore applicativo. La ricerca mira all automazione delle fasi ripetitive del processo di progettazione mediante lo sviluppo di procedure ad-hoc in grado di strutturare architetture di prodotto modulari, di gestire le alternative di progetto e di generare automaticamente i modelli 3D sulla base di specifiche funzionali e di estrarre dal modello le informazioni geometriche necessaria per la realizzazione di simulazioni di processo. Una corretta applicazione delle tecniche di Design Automation permette di raggiungere un duplice obiettivo: consolidare le conoscenze aziendali e velocizzare il processo di progettazione/produzione.

13 DESIGN AUTOMATION Sistemi Knowledge-based CAD Settore impianti: generazione Knowledge based di modelli 3D da layout semplificati

14 DESIGN AUTOMATION Sistemi Knowledge-based CAD Estrazione automatica di dati per analisi strutturali e per la produzione

15 DESIGN AUTOMATION Sistemi Knowledge-based CAD Gestione di prodotti modulari e configurabili. Analisi dell impatto delle modifiche su prodotti modulari. Sviluppo di un SW proprietario per il change propagation nell ambito degli elettrodomestici.

16 DESIGN AUTOMATION Preventivazione rapida di prodotti e processi di produzione Le aziende necessitano sempre di più di metodi e strumenti per valutare i costi di prodotto fin dalle prime fasi della progettazione della soluzione. La ricerca mira a studiare e sviluppare un sistema di supporto alla stima dei costi di prodotto a partire dal modello CAD 3D. Il sistema deve essere supportato da un database di conoscenza legato ai cicli produttivi aziendali e deve essere in grado di riconoscere le informazioni di progetto in modo automatico a partire dal modello CAD.

17 VIRTUAL PROTOTYPING Strumenti per la progettazione di tubazioni flessibili I sistemi CAD permettono la modellazioni di parti rigide. Spesso i prodotti meccanici fanno uso di cavi, tubazioni oleodinamiche e pneumatiche per la cui definizione bisogna ricorrere a prototipi fisici. L attività mira all integrazione nei sistemi CAD di strumenti FEM e Knowledge Based per la simulazione e progettazione di parti flessibili

18 ECO-DESIGN E LIFE CYCLE ASSESSMENT Il risparmio di risorse energetiche spinge allo studio di soluzioni che permettano di minimizzare i consumi e l impatto ambientale in tutte le fasi di vita del prodotto/sistema. Per questo sono necessari metodi e strumenti in grado di far stimare l impatto di scelte progettuali fin dalla ideazione delle soluzioni progettuali, di far stimare le grandezze significative dell impatto ambientale (strumenti LCA), di supportare la scelta di soluzioni ottimali dal punto di vista ambientale. In tutti questi ambito sono state svolte ricerche che hanno portato alla messa a punto di metodi e nuove tecnologie

19 ECO-DESIGN E LIFE CYCLE ASSESSMENT Analisi di impatto ambientale con strumenti dedicati: Eco-Design in settori multidisciplinari: Certificazioni ambientali di processo e di prodotto industriale:

20 DESIGN FOR ENERGY EFFICIENCY EROD PLATFORM Studio e sviluppo di una piattaforma WEB dedicata alla progettazione di gruppi motore-utilizzatore orientata all efficienza energetica del sistema e all eco-sostenibilità dei processi produttivi In collaborazione con: Dipartimento di Energetica UNIVPM, Nautes, Retis, Strategie

21 METODOLOGIE DI PROGETTAZIONE: DESIGN FOR X Sviluppo di metodi e strumenti dedicati alla progettazione orietata alla produzione e assemblaggio per ottimizzare l intero processo di sviluppo prodotto, anticipare errori e problematiche di produzione in fase progettuale, ridurre le iterazioni di processo Design for Maintenance: Design for Disassembly: Design for Recycling Design for Eco-Sustainability

22 CO-DESIGN piattaforme web-based per la gestione della conoscenza La gestione della conoscenza all interno dell impresa distribuita necessita di definire, implementare e sperimentare nuovi strumenti ICT (Information Communication Technology) per l integrazione inter/intra aziendale di competenze esperte e attori coinvolti nel ciclo di sviluppo del prodotto. Ciò può avvenire mediante la: creazione di ambienti collaborativi per ottenere un agile product development all interno di ciascuna filiera coinvolta nel progetto; sviluppo di strumenti web-based che rafforzino le sinergie tra PMI e grandi aziende per un più forte posizionamento nel mercato globale del bacino industriale marchigiano; PROGETTO CO-ENV

23 CO-DESIGN piattaforme web-based per la gestione della conoscenza

24 SETTORE BIOMEDICALE strumenti a supporto della calzatura ortopedica La produzione della calzatura ortopedica segue un approccio manuale. L introduzione di principi di Mass Custiomization attraverso tecnologie per la scansione del piede e della forma, la rielaborazione dei dati in software CAD dedicati e l elaborazione di un processo aziendale integrato, sta portando ad una produzione basata su criteri industriali.

25 VIRTUAL REALITY E PROTOTYPING tematiche di ricerca Il laboratorio di Realtà Virtuale è un ambiente simulato interattivo che consente di interfacciare simultaneamente tutti gli utenti con lo spazio del prodotto. La tecnologia VR migliora l interazione tra uomo e modello digitale del prodotto favorendo i design reviews e la comunicazione aziendale. Le tecnologie di Virtual Prototyping possono contribuire ad implementare nel ciclo di sviluppo prodotti concetti quali collaborazione e integrazione tra le diverse competenze coinvolte TEMATICHE DI RICERCA: Ruolo delle tecnologie di Virtual Reality nel ciclo di sviluppo prodotto; Metodi di benchmarking delle tecnologie per specifici contesti industriali; Definizione di metodologie di integrazione delle tecnologie VR in specifiche attività di processo; Definizione di set-ups sperimentali per supportare analisi di ergonomia cognitiva e fisica su prototipi virtuali Applicazione delle tecnologie VR per design reviews estetici, funzionali ed ergonomici Tecnologie multi sensoriali e multi modali per valutazioni di usabilità di prodotto e supportare la progettazione HCD

26 VIRTUAL REALITY E PROTOTYPING scelta del sistema VR per specifiche attività di processo SUPPORTO STUDIO DI FATTIBILITA E SCELTA SISTEMA HW E SW

27 VIRTUAL REALITY E PROTOTYPING analisi costi/benefici implementazione tecnologie VR VALUTAZIONE BENEFICI OTTENUTI NEL CICLO DI SVILUPPO PRODOTTO E PIANIFICAZIONE ATTIVITA

28 INDUSTRIAL DESIGN User-Centered Design Sviluppi di nuovi concept di prodotto attraverso tecnologie di Virtual Reality e Augmented Reality Sviluppo di nuovi concepts mediante tecniche tradizionali e digitali Ingegnerizzazione prodotto e creazione di prototipi virtuali

29 INDUSTRIAL DESIGN Sviluppo di prototipi virtuali in AR/MR per HCD Sviluppo di prototipi virtuali interattivi in ambienti che sfruttano tecnologie di Augmented and Mixed Reality

30 ALCUNI PROGETTI SIGNIFICATIVI DEL DTM Group SSHOES: Special Shoes Movement, finanziato dalla Comunità Europea nell'ambito del VII Programma Quadro, NMP Integration of technologies and materials for differentiated consumer-centred product capability. LEANPPD: LEAN PRODUCT AND PROCESS DEVELOPMENT, finanziato dalla Comunità Europea nell ambito del WP NMP Beyond lean Manufacturing New Industrial Models for Product and Process Life Cycle EROD: ENERGY REDUCTION ORIENTED DESIGN, commissionato da un partenariato composto da 15 imprese, tra cui Indesit Company, AEA, Bonfiglioli, Jobs, FIME Motors, Nautes,Strategie, con capo filiera HSD del gruppo Biesse spa. il progetto è cofinanziato dal Ministero dello Sviluppo Economico nell ambito dei programmi Industria 2015 bando 2008 CO-ENV: AMBIENTI E STRUMENTI INNOVATIVI PER LA PROGETTAZIONE COLLABORATIVA E L AGILE PRODUCT DEVELOPMENT NELL AMBITO DELLO SVILUPPO DI PRODOTTI MANIFATTURIERI MODULARI E CONFIGURABILI, co-finanziato dal Ministero dello Sviluppo Economico nell ambito dei progetti di ricerca industriale a valere FIT-ICT di filiera l.46/82. HOMELINE: DALL ELETTRODOMESTICO AL SISTEMA CASA PER RIDURRE I CONSUMI ENERGETICI, commissionato dalla Indesit Company in collaborazione con Nautes srl e Dotcom srl, nell ambito degli interventi POR-FESR 2007, Regione Marche VYD: VIRTUAL REALITY DEDICATED SOFTWARE FOR SUPPORTING THE DESIGN REVIEWS OF YACHTS PROTOTYPES, commissionato dalla ditta KEL Informatica, cofinanziato dalla Regione Marche nell ambito dei progetti ricerca e sviluppo L. 598/94, DGR n.728 Bando 2007 STUDIO E SVILUPPO DI SISTEMA SOFTWARE PER PILOTARE SISTEMA DI CONTROLLO DI FORME CAD-BASED, commissionato da QFP srl,, co-finanziato dal MIUR nell ambito dei finanziamenti per attività di ricerca (art.14 l.297/99)..

31 PARTNERSHIP E COLLABORAZIONI

32 CONTATTI Ing. Maura Mengoni, PhD Università Politecnica delle Marche Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Meccanica Via Brecce Bianche Ancona Italy Tel Fax Mobile URL: