Facoltà di ingegneria dell’Università di Salerno
Questo Ateneo ha saputo, nel corso dell’ultimo ventennio, darsi un assetto di Campus, investendo in strutture moderne e in risorse per la didattica e la ricerca per diventare Polo di riferimento nel tessuto universitario Campano.
Ciò consente ai colleghi salernitani di disporre di due aule (una da 100 ed un’altra da 20 postazioni) dedicate esclusivamente alla didattica del disegno tecnico meccanico e civile, oltre che di una sala di realtà virtuale e di un laboratorio dotato di workstation grafiche, di un sistema di reverse engineering ottico ed uno di realtà aumentata.
Nell’ambito della Facoltà di Ingegneria (www.ingegneria.unisa.it) sono tre i Corsi di Studio che coinvolgono docenti del Disegno (Meccanica, Gestionale e Chimica) anche se con percorsi formativi differenziati. In particolare a tutti gli studenti di questi Corsi di Laurea vengono proposti i concetti di base della rappresentazione e della Normazione della Comunicazione Tecnica, affiancati all’utilizzo di un software di rappresentazione bidimensionale (AutoCAD della AutoDesk). Il percorso formativo prosegue con l’apprendimento delle tecniche di modellazione solida (viene utilizzato SolidWorks) e, nello specifico, per gli studenti della Meccanica, dell’utilizzo dei modelli 3D per la simulazione CAD/CAM e CAD/CAE e per la modellazione e il controllo di Sistemi Multi-Body complessi, per quelli del Gestionale si lavora sul concetto di prodotto e sulla gestione di progetti complessi con sistemi PDM. Agli studenti della Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica vengono infine proposte tecniche di concept design e di ottimizzazione di prodotto basate sull’utilizzo dei modellatori 3D. In insegnamenti a scelta è possibile apprendere nozioni sulla modellazione per superfici, sulle analisi ergonomiche e di comfort e sulla progettazione di interfacce uomo-macchina (è previsto l’utilizzo di CATIA e DELMIA della Dassault Systemes).
Ad eccezione del corso base di rappresentazione, tutte le attività successive prevedono la realizzazione di modelli al calcolatore e la stesura di relazioni tecniche.
Questa onerosa attività formativa diventa fondamentale per diffondere, tramite i futuri laureati, la cultura della comunicazione tecnica nelle piccole realtà aziendali che costituiscono parte del particolare contesto regionale, favorendone la loro modernizzazione.
Per alcuni di questi studenti il percorso formativo prosegue anche con lo sviluppo di una tesi di Laurea su tematiche del Disegno e spesso, in questo caso, didattica, ricerca e sviluppo industriale si fondono in una unica attività, poiché le conoscenze acquisite durante gli studi vengono utilizzate per sviluppare presso i nostri laboratori attività di ricerca in collaborazione con aziende.
Tra i temi sviluppati, quelli che più possono interessare in ambito ADM sono legati all’utilizzo della “Prototipazione Virtuale”: essa trae le sue origini dalla fusione delle tecniche di modellazione dei fenomeni fisici, mediante il calcolatore, con le tecniche avanzate di visualizzazione e rappresentazione basate sull’utilizzo di ambienti di Realtà Virtuale.
A Salerno l’attività di ricerca volge la sua attenzione principalmente al primo dei due aspetti, e viene sviluppata sulle tematiche di modellazione CAD delle strutture complesse (meccaniche e non) e di simulazione del comportamento meccanico di strutture sollecitate staticamente e dinamicamente (CRASH), mediante l’utilizzo di codici FEM, impliciti ed espliciti, e di codici Multi-Body.
In questo ambito sono tre i filoni di ricerca principali:
- I modelli CAD Attivi (Physically-Based Design),
- Le applicazioni per l’Innovazione e lo sviluppo di prodotto e di processo nel settore Automotive,
- l’Ergonomia e il comfort di Prodotto e di Processo, valutati con la Modellazione Bio-fedele, nella progettazione delle interfacce uomo-macchina.
L’attività di ricerca sui modelli CAD Attivi riguarda la possibilità, in ambiente CAD, di simulare le deformazioni dei materiali (in funzione dei carichi applicati e delle caratteristiche del materiale stesso) controllando la geometria della deformazione mediante avanzati modelli parametrico/variazionali; tali modelli sono “controllati” parametricamente attraverso una matrice di trasformazione che lega i parametri geometrici di deformazione con gli spostamenti (e/o i carichi) imposti, senza passare per il calcolo FEM/BEM offline. Essi rappresentano l’evoluzione dei modelli Physically-based ed hanno trovato applicazione nella creazione di assiemi con elementi deformabili. La ricerca attualmente è focalizzata sulla costruzione e la gestione della matrice di Forma per elementi meccanici soggetti a deformazioni complesse. Tali metodi sono stati completamente sviluppati e integrati in ambienti VR, in cui è possibile gestire, ad esempio con un mouse 3D, direttamente i movimenti degli assiemi “deformabili” o le sollecitazioni nelle applicazioni di “Virtual Testing” dei materiali. Lo scopo della ricerca è l’ottenimento di uno strumento che permetta di eseguire l’operazione inversa, ovvero di scegliere le caratteristiche del materiale in funzione della deformazione (calcolata al CAD) voluta.
L’attività di ricerca sulle applicazioni per l’Innovazione e lo sviluppo di prodotto e di processo nel settore industriale (Automotive, Aeronautico, etc..) riguarda principalmente la modellazione, la simulazione e la visualizzazione di fenomeni d’urto a basso contenuto energetico (quali ad esempio Urto Pedone, Urto Assicuratori, Affondamento in seduta, etc..), di fenomeni d’urto ad alto contenuto energetico (Urto Frontale, Urto Laterale, Compatibilità Car to Car, Atterraggio di emergenza, etc..), di fenomeni legati alla fluidodinamica interna/esterna, di fenomeni legati al test di materiali non convenzionali (polimeri fibrati/caricati, policarbonati e schiume) e di fenomeni legati a particolari processi produttivi (stampaggio di lamiere sottili, laser welding, Tailored welded blanks, etc.). La ricerca è focalizzata sullo sviluppo di metodi di ottimizzazione, basati su tecniche di modellazione CAD/FEM parametrica, sia nella fase di preparazione dei modelli virtuali (CAD models’ refining, mesh optimization, material characterization) che nella fase di visualizzazione dei risultati con l’ausilio di strumenti di Realtà virtuale. La ricerca verte altresì sulla organizzazione dei dati di progetto e sulla gestione della documentazione, con particolare riferimento alle problematiche di interscambio dati tra software di modellazione/simulazione differenti. Ci si è avvalsi, nello sviluppare tecniche di pre/post processing, anche delle più moderne tecnologie di Reverse engineering e di Rapid prototyping, implementando metodi innovativi di analisi e di rappresentazione utili per la drastica riduzione del Time to Market.
L’attività di ricerca sull’Ergonomia nella progettazione delle interfacce uomo-macchina riguarda l’utilizzo dei moderni strumenti di Diagnostica e di Ingegneria Inversa per la modellazione virtuale dell’uomo (Digital Human Modelling) e degli “elementi” che lo compongono (Modellazione bio-fedele). La ricerca tende a fondere l’approccio classico di Valutazione Ergonomica, di prodotto e di processo, effettuata con i più avanzati strumenti di Digital Human Modelling e di valutazione degli Indici Ergonomici (OCRA, RULA, etc.) con l’approccio di modellazione della struttura osteo-articolare del corpo umano a partire da Diagnostica per immagini (TAC – RMN) e da modelli fisici bio-fedeli. L’approccio ha permesso di estendere lo studio dell’Ergonomia alle problematiche di Comfort e ha permesso di sviluppare metodi qualitativi e quantitativi di valutazione e oggettivazione delle performance di comfort posturale e di comfort cognitivo basati sull’analisi biomeccanica. Tali ricerche sono basate sulla modellazione parametrico-variazionale e sulla simulazione del comportamento strutturale e cinematico degli elementi costituenti la struttura osteo-articolare umana, sulla ricostruzione di superfici matematiche complesse a partire da nuvole di punti, sull’analisi del movimento mediante tecniche di Motion Capture.
Tutte le attività di ricerca sul Virtual Prototyping sono supportate dalla parallela attività di implementazione di tools dedicati per incrementare le potenzialità di post-processing dei dati con l’ausilio delle più moderne device di Realtà Virtuale (Occhiali 3D, Guanti, Joystick 3D, sistemi Haptic, Augmented Reality etc.) per lo sviluppo di ambienti di navigazione integrata e di fruizione “intelligente” di informazioni in differenti formati (audio, video, dati post-processati, immagini 2D/3D, etc..) estratte da database organizzati secondo meta-modelli e accessibili con un meta-linguaggio sviluppato ad-hoc e basato su ontologie.
