Ingegneria per il Design Industriale
Le attività di ricerca del Dipartimento nell’ambito dell’ingegneria per il design industriale riguardano le metodologie e le tecnologie digitali a supporto di tutte le fasi dello sviluppo dei prodotti industriali. In particolare, queste includono le fasi iniziali di definizione del concept, la progettazione di dettaglio, l’analisi e la validazione del progetto, la fabbricazione, la manutenzione e lo smaltimento. I gruppi di ricerca maggiormente coinvolti nella docenza del corso di studi si occupano in modo specifico di metodologie per l’acquisizione dei requisiti utente e di mercato, metodologie per la prototipazione virtuale e fisica di prodotto basate su tecnologie digitali allo stato dell’arte, sistemi per l’ottimizzazione topologica, per l’analisi e la simulazione di prodotti e processi, tecnologie additive per la fabbricazione, materiali innovativi. Tutte le attività di ricerca citate sono strettamente correlate agli obiettivi formativi del Corso di Studi in Ingegneria per il Design Industriale e sono presenti in diversi insegnamenti del corso stesso. Il corso, inoltre, prevede diverse attività pratiche nei laboratori caratteristici del settore del design industriale.
Principali Attività di Ricerca
Reverse Engineering
La creazione di modelli digitali di oggetti fisici è un’attività di notevole interesse in diversi settori: progettazione meccanica, design industriale, bioingegneria. Le metodologie di supporto alla ricostruzione digitale di oggetti esistenti sono note con il termine “Reverse Engineering” (RE) o “Ingegneria Inversa”. Queste sono utilizzate per ottenere rapidamente la descrizione matematica di un modello fisico non disponibile in formato CAD. Tipiche applicazioni comprendono la ricostruzione della forma di oggetti realizzati prima dell’avvento dei sistemi di modellazione tridimensionale, oggetti provenienti dallo studio di un designer o oggetti modificati manualmente dopo la loro costruzione. Negli ultimi anni il Reverse Engineering ha suscitato interesse anche in settori (bioingegneria, beni culturali) dove fino ad oggi, l’uso di tecnologie informatiche per la digitalizzazione e la ricostruzione di forma non è stato significativo. Il processo di Reverse Engineering comprende due fasi principali: il rilievo della forma (digitalizzazione 3D) e la ricostruzione matematica della superficie. In genere, la cattura dei dati di forme tridimensionali è effettuata con dispositivi composti da un sensore (ottico o meccanico), un sistema di movimentazione e un software per la conversione dei dati acquisiti in un insieme di punti, più o meno ordinato. L’insieme di punti è successivamente elaborato e convertito in uno schema di rappresentazione convenzionale.
3D scanning
L’attività di ricerca nel settore dell’acquisizione 3D della forma è stata focalizzata sulla messa a punto di un metodo ottico di digitalizzazione per il rilievo di superfici di forma libera. Sono state sviluppate e sperimentate due metodologie innovative basate sull’utilizzo della luce strutturata. La prima tecnica combina l’approccio classico del metodo gray-code con la teoria della geometria epipolare. La seconda metodologia è basata su un processo di doppia codifica della scena, acquisita con una coppia di telecamere digitali, proiettando frange verticali e orizzontali codificate. Questo approccio consente di utilizzare proiettori multimediali convenzionali senza pregiudicare la precisione della misura. Sono state, inoltre, sviluppate alcune tecniche di allineamento delle scansioni, basate sulla teoria della fotogrammetria, che hanno consentito di rilevare oggetti completi di diverse tipologie e dimensioni.
Image Processing
La Computer Vision è la scienza che permette alle macchine di interpretare le immagini acquisite da macchine fotografiche o telecamere. L’interpretazione di un’immagine consiste nell’estrazione di particolari informazioni da essa per uno specifico scopo. Le applicazioni vanno dall’analisi sperimentale delle tensioni alla visione artificiale 2D o 3D. La fotoelasticità, ad esempio, è un metodo sperimentale per determinare la distribuzione delle tensioni su un materiale. A differenza dei metodi analitici di determinazione di tensioni, la fotoelasticità consente di avere un’immagine ragionevolmente esatta della distribuzione delle tensioni anche intorno alle discontinuità brusche in un materiale. Il metodo è un sistema importante per la determinazione dei punti critici tensione in un materiale ed è spesso usato per la determinazione dei fattori di concentrazione di tensione nel caso di geometrie irregolari. L’attività di ricerca in questo settore riguarda l’applicabilità della fotoelasticità tridimensionale ai problemi di contatto tra le superfici.
3D Medical Imaging
L'uso della diagnostica per immagini in medicina è un requisito essenziale non solo per una corretta diagnosi e piano di intervento, ma anche come strumento di follw-up e verifica della riuscita degli interventi. In questo ambito, l’attività di ricerca si è focalizzata sulla modellazione e lo sviluppo di sistematiche CAD/CAM in ambiente biomedicale attraverso l’utilizzo di immagini radiografiche e la loro integrazione con i dati provenienti da scansioni ottiche. Si sono messe a punto diverse metodologie di segmentazione semiautomatica delle immagini di tomografie computerizzate, per consentire una creazione di un modello digitale dei tessuti ossei in diversi contesti con lo scopo di ottenere informazioni accurate per le fasi di pianificazione e implementazioni di trattamenti biomedicali.
Additive Manufacturing
Le attività di ricerca in questo settore sono focalizzate sullo studio e l’ottimizzazione dei parametri di processo per diverse tecnologie di Additive Manufacturing (AM), con particolare riferimento all’utilizzo di materiali polimerici. La ricerca include la caratterizzazione meccanica di componenti ottenuti con queste tecnologie AM, l’uso di trattamenti di post-processing e di coating per il miglioramento delle performance e lo sviluppo di strutture in lattice alleggerite. I temi di ricerca riguardano anche la sperimentazione di tecniche ibride di AM, che estendono l’uso di tecnologie originariamente sviluppate per i materiali polimerici alla produzione di componenti metallici e ceramici.
Realtà virtuale e aumentata
La ricerca in questo settore è stata portata avanti soprattutto nell’ambito del progetto Horizon2020 Prime-VR2, che ha come obbiettivo lo sviluppo e l’implementazione di una piattaforma di riabilitazione motoria degli arti superiori di pazienti affetti da diverse patologie: Gli esercizi terapeutici sono effettuati in un ambiente virtuale appositamente sviluppato e prevedono l’utilizzo di hardware e software personalizzato sullo specifico paziente. La ricerca nella progettazione di esperienze utente e dispositivi interattivi per la riabilitazione abbraccia un'ampia gamma di attività ingegneristiche. Il progetto si basa su un approccio Human-Centred Design (HCD) che è stato adottato rispetto alla raccolta iniziale dei bisogni degli utenti e ha portato alla definizione di un ambiente di realtà virtuale completamente personalizzato sulla base della condizione iniziale del paziente e della relativa terapia di riabilitazione.
Laboratori
