LA PROGETTAZIONE E I MATERIALI INGEGNERIA INDUSTRIALE

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1 LA PROGETTAZIONE E I MATERIALI INGEGNERIA INDUSTRIALE

2 La progettazione di un prodotto il punto di partenza sono le richieste del mercato o l innovazione tecnologica il punto finale è la definizione delle specifiche, ovvero il progetto un prodotto è un insieme complesso di elementi e funzioni, un vero e proprio SISTEMA TECNICO

3 Prodotto = Sistema Sottoelemento 1 Componente 1.1 Componente 1.2 Sistema tecnico Sottoelemento 2 Componente 2.1 Componente 2.2 Sottoelemento 3 Componente 3.1 Componente 3.2

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6 Sistema Tecnico - Analisi Sistema tecnico Input Funzione 2 Funzione 4 Output energia energia Funzione 1 Funzione 6 materiali materiali Funzione 3 Funzione 5

7 STADI DEL PROGETTO Progettazione di massima: definire le specifiche, valutare le diverse possibili soluzioni Sviluppo del progetto: lavorare sui principi, sulle dimensioni, sul layout in considerazione dei costi e dei vincoli noti Realizzazione del progetto: modellazione di tutti i componenti, studio del metodo di produzione, modellazione dei costi La progettazione è un processo iterativo

8 Relazione tra materiali e progettazione Il materiale è imposto dal progetto: c è bisogno di specifiche proprietà fisiche/meccaniche/economiche (soluzione più comune) Il progetto è imposto dal materiale: bisogna progettare intorno al materiale

9 quando i materiali limitano la progettazione

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11 Esempio: Dati di Progetto Dispositivo per togliere un tappo di sughero da una bottiglia di vino Richiesta del mercato: accedere al vino Vincoli: il dispositivo deve consentire l accesso al vino in modo semplice, economico e senza contaminare il vino.

12 Progettazione di massima: cinque possibili idee a) Trazione assiale - b) Azione di taglio - c) Spinta - d) Polverizzazione - e) By-pass

13 Sviluppo del progetto tre le soluzioni selezionate che usano tre diversi principi

14 Stadio del progetto dettagliato Realizzazione nel dettaglio delle tre soluzioni Scelta dei materiali più opportuni a seconda dell applicazione

15 Soluzione A: trazione

16 Soluzioni commerciali

17 Di quale materiale deve essere fatto e.. come farlo?

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19 METALLI

20 Legame metallico: nube di elettroni delocalizzata Vantaggi Svantaggi Moduli elastici elevati Rotture per fatica Possono essere rinforzati formando leghe o per lavorazione Duttili Suscettibili di attacco dall ambiente (corrosione e ossidazione) Tenaci Buoni conduttori

21 Metalli

22 CERAMICI

23 Legame ionico e/o covalente: direzionale e forte Vantaggi Moduli elastici elevati Elevata durezza Resistenti all abrasione Resistenti alla corrosione Buoni isolanti Proprietà ottiche Fragili Svantaggi Distribuzione statistica della resistenza meccanica Sensibili ai difetti Più difficili da lavorare

24 Ceramici

25 POLIMERI ED ELASTOMERI

26 Legami covalenti e secondari: anisotropi Vantaggi Svantaggi Possono avere elevata resistenza meccanica Creep a bassa temperatura Elevata deformabilità Facili da formare Poco costosi Variazione delle proprietà meccaniche con la temperatura e con il tempo Basso modulo elastico Difficili da riciclare

27 Polimeri ed elastomeri

28 COMPOSITI

29 Compositi Vantaggi Svantaggi Combinano le proprietà di materiali diversi Le proprietà meccaniche possono essere progettate Spesso costosi Difficili da unire Spesso difficili da produrre Leggeri Resistenti Tenaci

30 Compositi

31 MATERIALI NATURALI

32 Materiali Naturali Vantaggi Svantaggi Altamente riciclabili Spesso molto resistenti Grande varietà di proprietà fisiche e meccaniche Grande variabilità delle proprietà meccaniche Difficili da controllare Rinnovabili??