Ingegneria meccanica
Cod 198291
- Laurea triennale
- 3 anni
- 180 CFU
- L-9 R
ING-IND/16
Tecnologia Meccanica per Applicazioni Offshore
Codice: 20810434
Scheda insegnamento
- Anno Accademico di erogazione
- 2026/2027
- Corso di studi
- Ingegneria meccanica
- Periodo di erogazione
- Primo semestre
- CFU
- 9 CFU
- Lingua
- Italiano
- SSD
- ING-IND/16
Scopri il programma didattico
Programma, testi adottati e modalità d’esame sono quelli pubblicati dai docenti per l’anno accademico 2026/2027.
- Docente
- Massimiliano Barletta
- Curriculum
- Tecnologie per il Mare
- Anno di corso
- 2
- Periodo
- Primo semestre
- Ore
- 72
- CUIN
- 260002779
Programma
Introduzione al corso. Panoramica dei processi produttivi e delle tecnologie di trasformazione. Metrologia e controllo dimensionale. Accuratezza e tolleranza dimensionale, tolleranza geometrica. Principali proprietà dei materiali di interesse tecnologico. Prove per la determinazione e la misura delle proprietà meccaniche dei materiali: Trazione, Compressione, Flessione, Fatica. Le lavorazioni per fusione. La fusione e la solidificazione dei getti. I difetti di fonderia. Processi di colata in forma transitoria. Processi di colata in forma permanente. Formatura in terra, in conchiglia, sottovuoto, pressofusione, centrifuga e cera persa. Cenni sulla progettazione di anime e modelli. Cenni sul dimensionamento del sistema di alimentazione. Raffreddatori. Sovrametalli. Aspetti tecnico economici dei processi di fonderia. Le lavorazioni per deformazione plastica. La teoria della plasticità. I processi di deformazione massiva. Forgiatura e stampaggio. Metodo dello slab. Ciclo di stampaggio. Difetti di forgiatura. Progetto degli stampi. Presse e magli. Laminazione. La meccanica del processo di laminazione piana. I difetti dei prodotti laminati. Estrusione: generalità e attrezzature. Trafilatura: generalità e attrezzature. I processi di deformazione delle lamiere. Formabilità delle lamiere. Tranciatura. Piegatura. Imbutitura.
Prerequisiti
Il Corso fornisce allo studente le conoscenze di base delle principali tecnologie di lavorazione meccanica. Nello specifico, il corso si propone di illustrare, trasversalmente, i tradizionali processi di trasformazione e lavorazione meccanica, partendo dallo studio delle proprietà dei materiali e delle relative tecniche di caratterizzazione e arrivando ad un’analisi dettagliata delle tecnologie e dei relativi parametri di lavorazione, nonché del contesto produttivo in cui esse si inseriscono. Il corso vuole quindi fornire allo studente tutti gli strumenti per definire il ciclo di lavorazione di un componente e evidenziare i legami tra i parametri del processo, le proprietà del materiale grezzo e le proprietà finali del semilavorato/prodotto finito. I contenuti del corso verseranno, in una prima parte introduttiva, sullo studio e sulla comprensione delle proprietà micro/macroscopiche dei materiali e delle relative tecniche di analisi. Successivamente verranno prese in esame le principali tecnologie di lavorazione, quali i processi di fabbricazione per fusione, le lavorazioni per deformazione plastica, le lavorazioni per asportazione di truciolo e i processi di collegamento. Ogni singola tecnologia di lavorazione verrà analizzata in termini di principio di funzionamento, tipologia di contesto produttivo e criticità tecnologica.
Testi adottati
Autore: Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid
Editore: Pearson
Collana: Prentice Hall
Edizione: 5
Anno edizione: 2008
Modalità di erogazione
L'insegnamento si svolge mediante lezioni frontali dedicate alla trattazione dei principi fisici e tecnologici dei principali processi di fabbricazione dei componenti metallici, con particolare riferimento alle tecnologie di fonderia e alle lavorazioni per deformazione plastica. Le lezioni prevedono l'illustrazione dei fondamenti teorici dei processi, delle caratteristiche delle apparecchiature e dei principali parametri operativi, anche attraverso l'utilizzo di schemi, rappresentazioni grafiche ed esempi applicativi. Particolare attenzione è dedicata alle relazioni tra caratteristiche dei materiali, condizioni di lavorazione e proprietà dei componenti ottenuti, al fine di sviluppare negli studenti la capacità di comprendere e confrontare criticamente le diverse tecnologie produttive. Nell'ambito dell'insegnamento vengono inoltre illustrati i criteri e le metodologie per la progettazione di componenti mediante tecnologie di fonderia, anche a supporto della predisposizione dell'elaborato progettuale facoltativo previsto per l'esame.
Modalità di frequenza
Fortemente raccomandata
Modalità di valutazione
La verifica dell'apprendimento avviene mediante una prova orale, della durata indicativa di 30–45 minuti, articolata generalmente in almeno tre domande relative agli argomenti trattati durante il corso.
È prevista la possibilità, su base facoltativa, di predisporre un elaborato progettuale relativo alla progettazione di un componente mediante tecnologie di fonderia. In tal caso, una parte della prova orale è dedicata alla presentazione e alla discussione dell'elaborato, che sostituisce le domande relative alla parte del programma riguardante il progetto di fonderia. La discussione è finalizzata a verificare la capacità dello studente di applicare le conoscenze acquisite, motivare le scelte progettuali effettuate e interpretare criticamente i risultati ottenuti.
Gli studenti che non presentano l'elaborato sostengono la prova orale sull'intero programma dell'insegnamento, compresi gli argomenti relativi al progetto di fonderia.
La valutazione finale terrà conto del livello di conoscenza e comprensione degli argomenti, della capacità di applicare i concetti teorici a problematiche tecnologiche, dell'autonomia di giudizio e della chiarezza espositiva, con particolare attenzione all'utilizzo di un linguaggio tecnico appropriato. Per gli studenti che presentano l'elaborato, saranno inoltre valutate la correttezza delle soluzioni progettuali adottate e la capacità di discuterle criticamente.
L'attribuzione del voto, espresso in trentesimi, sarà graduata in funzione del livello di preparazione dimostrato. Una conoscenza sufficiente dei contenuti fondamentali e una capacità essenziale di applicazione consentiranno il superamento dell'esame. Una preparazione più approfondita, accompagnata da una buona capacità di analisi e applicazione, darà luogo a valutazioni intermedie. Una conoscenza completa e approfondita, unita a capacità di analisi critica, autonomia di giudizio e padronanza del linguaggio tecnico, consentirà il conseguimento delle valutazioni più elevate.
Esplora gli obiettivi dell’insegnamento
Ambito disciplinare: Ingegneria meccanica
Gli obiettivi principali del corso sono: (i) definire il concetto di produzione industriale, con particolare riferimento alle applicazioni per il settore delle tecnologie offshore; (ii) dettagliare l’integrazione esistente tra la progettazione di prodotto, la scelta dei materiali e dei processi produttivi, l’ingegnerizzazione delle linee di produzione, i costi ed i tempi di produzione nel contesto delle tecniche di fabbricazione per applicazioni offshore ed, in particolar modo, nell’ambito dei limiti definiti dalle condizioni di utilizzo dei prodotti; (iii) fornire informazioni sugli aspetti salienti della moderna produzione industriale, con focus posto sui processi di fabbricazione sostenibile con particolare riferimento al trinomio ambiente, economia e società. Oltre allo studio dei processi di fabbricazione convenzionali (fonderia, deformazione massiva, asportazione di truciolo) che saranno, dunque, contestualizzati nell’ambito delle applicazioni offshore, particolare enfasi sarà posta sui processi di fabbricazione di maggior rilevanza per l’ambiente marino, ovvero i processi di collegamento, nonché le tecnologie di lavorazione dei materiali plastici e compositi. Casi studio di particolare rilevanza pratica saranno, inoltre, proposti durante gli studi al fine di specializzare le tecniche di apprendimento nel campo delle tecnologie manifatturiere per applicazioni offshore e di finalizzarle alle relative applicazioni specifiche.
Risultati di apprendimento attesi
1. Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine dell'insegnamento, lo studente avrà acquisito conoscenze fondamentali sui principali processi di fabbricazione dei componenti metallici, con particolare riferimento alle tecnologie di fonderia e alle lavorazioni per deformazione plastica. Sarà in grado di descrivere i principi fisici e tecnologici alla base dei diversi processi, comprenderne i meccanismi di funzionamento e identificare i principali parametri operativi che influenzano le caratteristiche dei prodotti ottenuti.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite all'analisi dei principali processi di fabbricazione, individuando le relazioni tra parametri di lavorazione, caratteristiche dei materiali e qualità dei componenti prodotti. Sarà inoltre in grado di effettuare semplici valutazioni quantitative delle principali grandezze tecnologiche e di identificare le soluzioni produttive più appropriate in relazione alle caratteristiche geometriche, dimensionali e funzionali dei componenti.
3. Autonomia di giudizio
Lo studente svilupperà la capacità di confrontare criticamente differenti tecnologie di fabbricazione, valutandone vantaggi, limitazioni e campi di applicazione. Sarà in grado di formulare valutazioni motivate sulla scelta dei processi produttivi, tenendo conto delle caratteristiche dei materiali, dei requisiti dei componenti e delle principali problematiche tecnologiche.
4. Abilità comunicative
Lo studente acquisirà la capacità di descrivere e discutere i principali processi di fabbricazione utilizzando una terminologia tecnico-scientifica appropriata. Sarà in grado di esporre con chiarezza i principi di funzionamento delle tecnologie studiate, interpretare schemi e rappresentazioni dei processi e argomentare le scelte tecnologiche effettuate.
5. Capacità di apprendimento
Lo studente svilupperà le competenze necessarie per approfondire autonomamente le conoscenze relative alle tecnologie di fabbricazione, attraverso la consultazione di testi tecnici, documentazione specialistica e materiali didattici. Le conoscenze acquisite costituiranno inoltre una base per lo studio di tecnologie produttive più avanzate e per l'aggiornamento continuo nell'ambito dell'ingegneria della produzione.
Obiettivi di sostenibilità
- 9 Imprese, innovazione e infrastrutture
- 12 Consumo e produzione responsabili
Esempi di domande d’esame
Principi generali e solidificazione
1. Quali sono le principali fasi di un processo di produzione per fusione?
2. Quali sono i principali vantaggi e limiti tecnologici dei processi di fonderia rispetto alle altre tecnologie di fabbricazione?
3. Come avviene la solidificazione di un metallo puro e in che cosa differisce dalla solidificazione di una lega metallica?
4. Che cosa si intende per nucleazione e accrescimento dei grani durante la solidificazione?
5. Quali sono le principali strutture di solidificazione che possono formarsi in un getto?
6. Che cosa esprime la regola di Chvorinov e quali sono le sue applicazioni pratiche?
7. Quali sono le principali cause di formazione delle cavità di ritiro e delle porosità nei getti?
8. Che cosa sono le tensioni residue nei getti e quali fenomeni ne determinano l'insorgenza?
Progettazione del getto e della forma
9. Quali sono i principali criteri di progettazione di un componente destinato alla produzione per fusione?
10. Che cosa sono gli angoli di sformo e perché sono necessari?
11. Quali sono le funzioni delle anime e quali problemi tecnologici possono comportare?
12. Che cosa sono i sovrametalli di lavorazione e i ritiri di modello?
13. Quali sono le caratteristiche e le funzioni di una materozza?
14. Come si applica il metodo dei moduli termici per il dimensionamento delle materozze?
15. Quali sono le funzioni del sistema di colata e quali criteri ne guidano il dimensionamento?
16. Quali sono i principali difetti dei getti e come possono essere prevenuti?
Processi di fonderia
17. Descrivere il processo di formatura in terra, evidenziandone vantaggi e limitazioni.
18. Quali sono le differenze tra formatura in terra e fusione in conchiglia?
19. Descrivere il processo di pressofusione e le principali caratteristiche dei componenti ottenibili.
20. Quali sono le differenze tra pressofusione a camera calda e a camera fredda?
21. Descrivere il processo di microfusione a cera persa e indicarne le principali applicazioni.
22. In che cosa consiste la colata centrifuga e per quali tipologie di componenti risulta particolarmente adatta?
23. Quali sono i principali criteri per la scelta di un processo di fonderia in funzione del materiale, della geometria e dei volumi produttivi?
24. Quali sono le principali tecniche di controllo della qualità dei getti?
2. Lavorazioni per deformazione plastica
Fondamenti della deformazione plastica
25. Qual è la differenza tra deformazione elastica e deformazione plastica?
26. Che cosa si intende per incrudimento e quali effetti produce sulle proprietà meccaniche dei materiali metallici?
27. Quali sono le differenze tra lavorazioni per deformazione plastica a caldo e a freddo?
28. Che cosa si intende per tensione di flusso plastico e come varia con la deformazione, la temperatura e la velocità di deformazione?
29. Quali sono i principali effetti dell'attrito nei processi di deformazione plastica?
30. Che cosa si intende per lavoro di deformazione plastica e come può essere stimata l'energia necessaria a una lavorazione?
Forgiatura e stampaggio
31. Descrivere il processo di forgiatura libera e le principali operazioni realizzabili.
32. Quali sono le differenze tra forgiatura libera e stampaggio in stampi chiusi?
33. Che cosa si intende per deformazione omogenea e disomogenea durante la compressione di un cilindro?
34. Qual è l'origine del fenomeno di barilottatura nella compressione di un cilindro?
35. Quali sono i principali criteri per la progettazione degli stampi per forgiatura e stampaggio?
36. Quali sono le principali differenze tra presse e magli?
Laminazione
37. Descrivere il processo di laminazione piana e le principali grandezze geometriche e tecnologiche coinvolte.
38. Quali condizioni devono essere soddisfatte affinché un laminato possa essere trascinato tra i cilindri?
39. Che cosa si intende per punto neutro nella laminazione e quale significato fisico assume?
40. Come si possono stimare la forza e la coppia necessarie durante un processo di laminazione?
Estrusione e trafilatura
41. Descrivere il processo di estrusione diretta e indiretta, evidenziandone le principali differenze.
42. Quali sono i principali parametri che influenzano la forza necessaria durante un processo di estrusione?
43. Descrivere il processo di trafilatura e le sue principali applicazioni industriali.
44. Quali sono le differenze tra estrusione e trafilatura, con particolare riferimento allo stato tensionale e alle modalità di deformazione?