Ingegneria meccanica e materiali

Questa fascicolo si rivolge agli allievi del corso di Fondamenti di Meccanica dei Fluidi e Misure del CdS in Design (CL in Disegno Industriale – L4) attivato nell’A.A. 2017-2018 presso il Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale dell’Università degli Studi di Perugia in sinergia con l’Accademia di Belle Arti “Pietro Vannucci”. Il Design, infatti, è uno dei punti di forza del made in Umbria. Obiettivo del corso è rendere gli allievi consapevoli delle leggi che governano l’affascinante mondo dei fluidi al fine di utilizzarli al meglio nelle infinite applicazioni possibili. Le competenze acquisite, inoltre, costituiscono la necessaria premessa agli argomenti – ad esempio i criteri di progetto dei dispositivi erogatori e l’idrodinamica degli oggetti – del corso di Design delle Forme d’Acqua. Trattandosi di un insegnamento fortemente innovativo per il Design, è stato necessario elaborare un’adeguata metodologia di insegnamento e proporre gli argomenti trattati in una forma adeguata agli obiettivi del CdS.

Questo testo propone un percorso di apprendimento per l'utilizzo della fresatrice universale, e segue in ordine di complessità il libro "Apprendista Tornitore". L'impostazione è la stessa del testo precedente e l'approccio è molto pratico: dopo le necessarie nozioni di base viene dato ampio spazio ad esempi ed esercizi. Come abbiamo già avuto modo di sottolineare nel precedente volume, ancora oggi per varie lavorazioni si utilizzano macchine tradizionali, queste infatti possono costituire un valido ed economico complemento alle macchine utensili CNC, specie quando si debbano realizzare campionature, prototipi, o piccolissime serie. Il libro propone esercizi a vari livelli di complessità, ed è rivolto sia a scuole tecniche e professionali, sia a chi abbia esigenza di iniziare a lavorare con la fresatrice universale e necessiti di una guida di rapida consultazione.

La seconda edizione, aggiornata alle più recenti norme in vigore, fornisce una guida preziosa e completa alla conduzione dei generatori di vapore, con attenzione ai progressi e alle innovazioni tecnologiche. A partire dal Decreto legislativo 81/2008, che delinea poteri e responsabilità per le aziende e i tecnici del settore, il manuale affronta tutte le conoscenze tecnologiche e le pratiche generate dall'esperienza necessarie per gli addetti ai lavori. Il volume costituisce un valido supporto per gli allievi dei corsi di formazione per il conseguimento dell’abilitazione alla conduzione dei generatori di vapore e un utile strumento di consultazione per gli operatori del settore.

Le tecnologie additive sono senza dubbio il ramo Ingegneria di processo che maggiormente ha stimolato immaginario collettivo negli ultimi anni. Sempre più di frequente, infatti, si sente parlare della “stampa 3D” e delle possibilità che essa offre in variegati contesti. Il presente libro intende fornire al lettore interessato un'introduzione sistematica a questo settore della tecnologia meccanica. Dapprima si introducono alcune caratteristiche comuni ai processi additivi, al fine di evidenziare le peculiari. Si fornisce poi una descrizione di molteplici tecnologie additive, soffermandosi su quelle di lungo corso e diffusione, ma senza dimenticare i processi più recenti che stanno rapidamente trasformando il mondo dell'industria. La presentazione delle tecnologie viene affiancata da una descrizione delle principali criticità produttive e delle strategie comunemente messe in atto per il loro superamento. Il risultato atteso è quello di fornire al lettore gli strumenti necessari a comprendere e ad approfondire autonomamente le opportunità che queste tecnologie offrono nei campi di suo interesse.

Il testo fornisce i fondamenti di aeroelasticità per allievi ingegneri magistrali di indirizzo aeronautico/aerospaziale. Nel trattare configurazioni aeronautiche ad ala fissa, vengono illustrati criteri di impostazione metodologica e modelli matematici applicabili a problemi aeroelastici di carattere generale. I sei capitoli che lo compongono partono dall’inquadramento storico della disciplina, quindi trattano il modello della sezione tipica e poi estendono lo studio alle configurazioni alari. Per una moderna visione dell’aeroelasticità vengono illustrate e applicate teorie aerodinamiche tridimensionali e metodi per l’identificazione di operatori di ordine ridotto idonei allo studio della stabilità e del controllo. Un capitolo specifico esamina i temi dell’aeroservoelasticità. Le appendici forniscono dettagli di alcune parti sviluppate nei sei capitoli, oltre ad approfondimenti volti ad arricchire il bagaglio delle conoscenze multidisciplinari necessarie allo studio dell’aeroelasticità.

L'attività didattica e di apprendimento del corso è proposta all'interno di un ambiente digitale per lo studio, che ha l'obiettivo di completare il libro offrendo risorse didattiche fruibili in modo autonomo o per assegnazione del docente. Il codice presente sulla copertina di questo libro consente l'accesso per 18 mesi a MyLab, una piattaforma digitale interattiva specificamente pensata per accompagnare e verificare i progressi durante lo studio. MyLab offre la possibilità di accedere al manuale online: l'edizione digitale del testo arricchita da funzionalità che permettono di personalizzarne la fruizione, attivare la lettura audio digitalizzata, inserire segnalibri anche su tablet e smartphone.

Il libro è una guida pratica e strutturata per aiutare i progettisti nelle attività di sviluppo prodotto mediante SolidWorks Motion, nello specifico di macchine industriali. Considerando che oggi l'impiego degli strumenti di simulazione è imprescindibile al fine di supportare l'innovazione e contenere i tempi di sviluppo prodotto, questo manuale ha come obiettivo quello di mostrare il metodo di lavoro e le best practice, prendendo a riferimento numerosi casi studio su cui eseguire delle attività in SolidWorks Motion volte al dimensionamento, alla verifica e validazione del progetto. Nella guida è dedicata particolare attenzione all'impostazione di un corretto flusso di lavoro, ovvero dalla preparazione del modello CAD sino alla lettura critica dei risultati ottenuti. Il libro è pensato per un utente che possiede già quelle conoscenze di base che gli consentono di muoversi all'interno dell'interfaccia di SolidWorks Motion ma non ha ancora le conoscenze necessarie al suo sfruttamento e di conseguenza manca quella sicurezza che gli consentirebbe di adottare SolidWorks Motion come strumento di verifica del proprio lavoro. I contenuti testuali della guida sono fruibili con tutte le versioni del software a partire dalla 2011 di Solidworks. I modelli CAD delle esercitazioni a disposizione per il download sul sito relativo sono utilizzabili a partire dalla versione 2014.

Cosa hanno in comune le macchine utensili a controllo numerico computerizzato e le lavorazioni per asportazione di truciolo con i sistemi di lavorazione laser e le tecnologie di produzione per addizione di materiale? Nonostante l'apparente distanza e le differenze, la struttura di un sistema di produzione, qualsivoglia sia la tecnologia applicata, contiene molti elementi comuni. Si tratta di elementi meccanici, componenti elettriche, elettroniche, meccatroniche e sistemi software. Questi devono essere opportunamente integrati e coordinati per generare un percorso di lavorazione sotto forma di un programma di lavoro in grado di generare la geometria richiesta. Oggi, stiamo assistendo a grandi cambiamenti del sistema fabbrica: alla macchina utensile, sempre più, immaginiamo affiancata una stampante per produzione additiva per ottenere la completa personalizzazione del prodotto. Intanto, isole robotizzate per la saldatura o il taglio (probabilmente con la tecnologia laser) e sistemi per la movimentazione e il controllo del pezzo hanno raggiunto un elevato grado di automazione. L'integrazione orizzontale e verticale del sistema fabbrica, come propugnato nel manifesto tedesco della Industrie 4.0, sta cambiando i confini del sistema di produzione sempre più digitalizzato, automatizzato e integrato ad altre funzioni aziendali. Il presente testo affronta il tema dei sistemi integrati di lavorazione con l'obiettivo di dare una visione d'insieme alle tecnologie e ai sistemi di produzione che, presumibilmente, lo studente incontrerà durante la sua vita professionale. Particolare attenzione è rivolta alla programmazione dei percorsi di lavorazioni sia bordo macchina sia mediante sistemi CAM (Computer Aided Manufacturing). Un eserciziario, che contiene esercizi d'esame risolti sulla programmazione della lavorazione, completa il testo.

Fondamenti di termofluidodinamica per le macchine è un'opera concepita in due volumi che nasce dall'esperienza maturata dall'autore come ricercatore nel settore delle macchine a fluido. Il volume approfondisce tematiche di fluidodinamica, aerodinamica e termodinamica, che si ritengono propedeutiche a uno studio approfondito e attivo delle moderne macchine termiche e idrauliche, nonché dei sistemi oleodinamici. L'intento primario è quello di aiutare il lettore a sviluppare competenze sui diversi approcci di modellizzazione fisica che, con riferimento alla scala macroscopica e mesoscopica, possono essere impiegati, a diversi livelli, per la comprensione del funzionamento, la diagnostica e la progettazione delle turbomacchine e delle macchine volumetriche. Nel testo sono presenti numerosi diagrammi e figure, realizzati sulla base di dati derivanti da simulazioni numeriche condotte con codici di calcolo sviluppati ad hoc, in modo da dare maggior concretezza ed efficacia alle trattazioni analitiche sviluppate, guidando il lettore verso l'applicazione dei concetti appresi.

La materia è intelligente. Solitamente pensiamo i materiali che ci circondano come semplici strumenti, passivi e incapaci di interagire con l'ambiente in modo complesso, ma a ben guardare non è affatto così. Numerosi materiali sono in grado di adattarsi agli stimoli che ricevono, di assemblarsi e ripararsi in autonomia e, in alcuni casi, di conservare una memoria del proprio passato. L'intelligenza di questi materiali è, naturalmente, tutt'altra cosa rispetto all'intelligenza umana: se la nostra concezione convenzionale di "intelligenza" è essenzialmente basata su sistemi centralizzati di controllo come il cervello, un materiale possiede un'intelligenza diffusa in tutte le parti che lo compongono. È evidente che questa consapevolezza può cambiare profondamente l'approccio che abbiamo alla scienza e alla tecnologia, e forse anche alla vita stessa. Davanti alle sfide tecnologiche e sociali che ci aspettano, la capacità di ripensare i materiali come una parte attiva della nostra vita e della nostra cultura, sfruttando la loro capacità di interagire in modo intelligente con il proprio ambiente, potrebbe essere la chiave per il futuro della nostra specie.

La conoscenza dei motori a combustione interna costituisce una delle principali basi formative che devono caratterizzare la figura dell'Ingegnere Meccanico, in particolar modo dell'Ingegnere del Veicolo. Questo testo si propone di presentarne le principali tipologie e di descriverne i principi di funzionamento, ed è indirizzato a tutti coloro che affrontano per la prima volta, a livello universitario, lo studio di queste macchine complesse. In questa nuova edizione sono state aggiunte alcune sezioni che riflettono l'evoluzione dei motori a combustione interna nell'ultimo decennio, con particolare riferimento alle emissioni inquinanti e al loro trattamento e controllo, così come alle più promettenti frontiere di ricerca sul tema delle combustioni innovative. Inoltre, l'integrazione dei motori a combustione interna in più complessi “sistemi propulsivi” ha motivato la stesura di capitoli riguardanti la descrizione delle più comuni architetture di veicoli ibridi a batteria, corredati da una presentazione dei principi di funzionamento delle pile a combustibile (o “fuel cells”) per uso automobilistico. Si auspica che questo testo possa costituire una solida base di conoscenze, a partire dalle quali lo studente interessato ed appassionato potrà sviluppare i numerosi approfondimenti richiesti dallo studio di questa complessa ed affascinante materia.