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Il CAD 2D e 3D. I sistemi di modellazione parametrica feature-based. Modellazione solida e con superfici di parti e assiemi. Generazione della documentazione tecnica del progetto (tavole 2D). Generazione di modelli cinematici. Scambio dati. Reverse Engineering.

- E. Chirone, S. Tornincasa, Disegno Tecnico Industriale, Torino, Vol.1 (ISBN: 9788842677703) e Vol.2 (ISBN: 9788842677710), Il Capitello, 2022. [https://www.capitello.it/libri/disegno-tecnico-industriale]
- Dispense a cura del docente e rese disponibili alla pagina web del corso.
Testi specifici per studenti stranieri/Erasmus: NO
Testi specifici per studenti non frequentanti: NO

Gli obiettivi formativi sono declinabili attraverso i c.d. “descrittori di Dublino”:

- Conoscenza e capacità di comprensione
Il corso si prefigge di far acquisire allo studente una solida preparazione in materia di rappresentazione e modellazione assistita al calcolatore (CAD) in 2D e 3D, con particolare attenzione ai principi della modellazione parametrica e alla loro applicazione nel ciclo di progettazione industriale.

- Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente deve essere in grado di realizzare modelli solidi e di superfici, singoli e in assieme, nonché di generare la relativa documentazione tecnica (tavole 2D, viste, animazioni, rendering). Deve altresì saper utilizzare gli strumenti CAD per analizzare varianti progettuali e per supportare la funzionalità e l’ottimizzazione del prodotto.

- Autonomia di giudizio
Lo studente deve essere in grado di valutare criticamente le scelte di modellazione e rappresentazione al fine di individuare soluzioni progettuali adeguate in termini di precisione, efficienza e coerenza con i requisiti funzionali e produttivi.

- Abilità comunicative
Lo studente deve essere in grado di illustrare e motivare le scelte progettuali effettuate attraverso l’uso del linguaggio tecnico e della documentazione grafica generata dal sistema CAD, comunicando efficacemente con altri tecnici e progettisti.

- Capacità di apprendimento
A conclusione del corso lo studente deve disporre degli strumenti necessari per continuare ad aggiornare in modo autonomo le proprie competenze, seguendo le evoluzioni dei sistemi CAD e delle tecniche di modellazione digitale, adottando un approccio critico e orientato all’innovazione.

Disegno Industriale.

Lezioni frontali da 2h ciascuna dedicate ai concetti fondamentali della modellazione CAD e nello specifico di quella parametrica feature-based, accompagnate da esercitazioni in aula sull’impiego pratico di strumenti CAD per la realizzazione di modelli 2D e 3D di parti e assiemi, nonché della relativa documentazione tecnica.

Viaggi di istruzione: NO
Lavoro in gruppo di studio: NO

La verifica dell'apprendimento prevede una prova orale in cui si illustrino i metodi e le tecniche utili a risolvere il project work. L'esame orale verificherà le capacità di collegamenti critici, la capacità di sintesi e approfondimento.
E’ consentito usare prontuari, testi o materiali didattici durante la prova? NO
E’ consentito l’uso di strumenti o materiale informatico (PC, tablet, etc.)? SI

La capacità degli studenti di saper impostare un progetto di modellazione tridimensionale è verificata attraverso la valutazione di un progetto assegnato ad ogni studente che l'interessato inizierà ad elaborare durante il corso con la supervisione del docente.
A valle della valutazione del progetto seguirà una discussione orale sui concetti fondamentali del corso come da programma.
Il voto finale tiene conto:
• della completezza della presentazione che mostri la padronanza dei concetti esposti;
• della padronanza nella modifica dei modelli realizzati dietro indicazioni del docente;
• della conoscenza dei fondamenti della progettazione parametrica e degli ambienti virtuali che utilizzano i modelli CAD 3D.

Materiali di supporto online NO

Slides usate dal docente caricate su Teams dell’insegnamento SI

Attività di tutorato NO

Insegnamento mutuato NO

1. Introduzione ai sistemi CAD (1 ora)
• Ruolo della progettazione assistita dal calcolatore nel ciclo di sviluppo del prodotto.
• Caratteristiche generali dei sistemi CAD.
• Componenti hardware e software, dispositivi di input/output e possibili configurazioni.
2. Modellazione 2D (4 ore)
• Funzionalità principali dei sistemi di drafting.
• Limiti e potenzialità della modellazione bidimensionale.
• Tecniche di drafting avanzato: sistemi parametrici 2D constraint-based.
3. Modellazione solida 3D (6 ore)
• Metodi di rappresentazione: B-rep, CSG, Sweep.
• Principi della modellazione parametrica e variazionale.
• Modellazione feature-based.
• Strumenti per il passaggio dal 2D al 3D.
4. Modellazione di superfici (4 ore)
• Strumenti per la rappresentazione di curve e superfici a forma libera (free-form).
• Interpolazione e approssimazione.
• Elementi di modellazione avanzata.
5. Modellazione di assiemi (4 ore)
• Vincoli di assieme e relazioni tra componenti.
• Modellazione bottom-up e top-down.
6. Messa in tavola e documentazione tecnica (4 ore)
• Realizzazione di disegni 2D da modelli 3D di parti e assiemi.
• Viste, sezioni, quotatura e annotazioni.
7. Analisi e simulazione (1 ora)
• Creazione di modelli cinematici, simulazioni di movimento.
8. Scambio dati e integrazione (2 ore)
• Strumenti e formati per lo scambio di dati geometrici tra sistemi CAx.
• Integrazione con altri strumenti di progettazione.
9. Visualizzazione avanzata (1 ora)
• Tecniche di resa fotorealistica (rendering).
• Cenni sulla progettazione in ambienti di Realtà Virtuale.
10. Reverse Engineering (1 ora)
• Cenni su principi e applicazioni del Reverse Engineering in ambito CAD.

ESERCITAZIONE
Nel corso saranno svolte esercitazioni in aula, che copriranno circa il 40% delle ore complessive di lezione, e assegnati elaborati da completare a casa, finalizzati al consolidamento dei contenuti teorici. In particolare, le attività riguarderanno:
• la modellazione 2D e 3D di parti e assiemi mediante sistemi CAD commerciali;
• la realizzazione di tavole tecniche complete a partire dai modelli tridimensionali;
• la definizione di vincoli di assieme e la verifica del funzionamento cinematico;
• l’utilizzo di strumenti per la documentazione tecnica avanzata;
• l’esplorazione di formati di scambio e metodologie di Reverse Engineering.

Ci sono attività seminariali? NO

Italian

2D and 3D CAD systems. Feature-based parametric modelling. Parts and assemblies solid/surface modelling. Technical documentations (2D drawings from 3D models). Generation of kinematic models. Data exchange. Reverse Engineering.

- E. Chirone, S. Tornincasa, Disegno Tecnico Industriale, Torino, Vol.1 (ISBN: 9788842677703) e Vol.2 (ISBN: 9788842677710), Il Capitello, 2022. [https://www.capitello.it/libri/disegno-tecnico-industriale]
- Slides from the teacher are available on the teacher's web page.
Books only for foreign/Erasmus students: NO
Books only for non-attending students: NO

The training objectives are defined according to the so-called Dublin Descriptors:

- Knowledge and understanding
The course aims to provide students with a solid background in computer-aided representation and modeling (CAD) in 2D and 3D, with particular emphasis on the principles of parametric modeling and their application in the industrial design process.

- Applying knowledge and understanding
Students will be able to create solid and surface models, both individual components and assemblies, as well as generate related technical documentation (2D drawings, views, animations, renderings). They will also be able to use CAD tools to analyze design alternatives and support product functionality and optimization.

- Making judgments
Students will be able to critically evaluate modeling and representation choices in order to identify appropriate design solutions in terms of accuracy, efficiency, and consistency with functional and manufacturing requirements.

- Communication skills
Students will be able to illustrate and justify their design choices through the use of technical language and the graphical documentation generated by the CAD system, effectively communicating with other engineers and designers.

- Learning ability
Upon completion of the course, students will possess the necessary tools to independently update their skills, keeping pace with the evolution of CAD systems and digital modeling techniques, adopting a critical and innovation-oriented approach.

Engineering Drawing.

Lectures of 2 hours each on the fundamentals of CAD modeling, specifically feature-based parametric modeling, supported by classroom exercises focused on the practical use of CAD tools for creating 2D and 3D models of parts and assemblies, as well as the related technical documentation.

Educational trips NO
Team study NO

The learning assessment consists of an oral examination in which students illustrate the methods and techniques useful for solving the assigned project work. The oral exam will test the ability to make critical connections, as well as synthesis and in-depth reasoning skills.

Are handbooks, textbooks, or teaching materials allowed during the exam? NO
Is the use of IT tools (PC, tablet, etc.) permitted? YES

Students’ ability to set up a 3D modeling project will be assessed through the evaluation of an individual project assigned during the course, to be developed under the instructor’s supervision.
Following the project evaluation, an oral discussion will cover the fundamental concepts of the course as outlined in the syllabus.
The final grade will be based on:
• completeness of the project presentation, demonstrating mastery of the discussed concepts;
• ability to modify models according to the instructor’s requests;
• knowledge of the fundamentals of parametric design and of the virtual environments that employ 3D CAD models.

Online support materials: NO

Slides used by the instructor uploaded on Teams: YES

Tutoring activities: NO

Class replicated: NO

1. Introduction to CAD systems (1 hour)
• Role of computer-aided design in the product development cycle.
• General characteristics of CAD systems.
• Hardware and software components, input/output devices, and possible configurations.
2. 2D Modeling (4 hours)
• Main functionalities of drafting systems.
• Limits and potential of 2D modeling.
• Advanced drafting techniques: 2D constraint-based parametric systems.
3. 3D Solid Modeling (6 hours)
• Representation methods: B-rep, CSG, Sweep.
• Principles of parametric and variational modeling.
• Feature-based modeling.
• Tools for transitioning from 2D to 3D.
4. Surface Modeling (4 hours)
• Tools for the representation of curves and free-form surfaces.
• Interpolation and approximation methods.
• Elements of advanced modeling.
5. Assembly Modeling (4 hours)
• Assembly constraints and relations between components.
• Bottom-up and top-down design approaches.
6. Technical Drawings and Documentation (4 hours)
• Creation of 2D drawings from 3D part and assembly models.
• Views, sections, dimensions, and annotations.
7. Analysis and Simulation (1 hour)
• Creation of kinematic models and motion simulations.
8. Data Exchange and Integration (2 hours)
• Tools and formats for geometric data exchange between CAx systems.
• Integration with other design tools.
9. Advanced Visualization (1 hour)
• Photorealistic rendering techniques.
• Introduction to design in Virtual Reality environments.
10. Reverse Engineering (1 hour)
• Introduction to principles and applications of Reverse Engineering in CAD.

EXERCISES
During the course, classroom exercises will be carried out (accounting for approximately 40% of total teaching hours), along with individual assignments to be completed at home, aimed at consolidating theoretical knowledge. Activities will include:
• 2D and 3D modeling of parts and assemblies using commercial CAD systems;
• production of complete technical drawings from 3D models;
• definition of assembly constraints and verification of kinematic behavior;
• use of advanced tools for technical documentation;
• exploration of data exchange formats and Reverse Engineering methodologies.

Seminars: NO