Ceramic materials engineering

Conoscere, confrontare e selezionare le tecniche produttive fondamentali dei materiali ceramici e le loro proprietà fondamentali (meccaniche, elettriche, termiche) con riferimento alla composizione richiesta e alla microstruttura ottenibile e in relazione alla specifica applicazione.

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Corrosion and degradation control of materials

1. Fornire agli studenti le competenze fondamentali per comprendere meccanismi alla base dei processi di corrosione dei materiali metallici.
2. Sviluppare la capacità di correlare il comportamento a corrosione dei principali metalli di interesse ingegneristico con gli ambienti naturali / industriali.
3. Sviluppare la competenza critica necessaria per procedere alla selezione dei materiali per una specifica applicazione, in funzioni delle condizioni di esercizio previste.

6 

Engineering properties of materials

Comprendere e modellare le principali proprietà fisiche dei materiali (reologiche, meccaniche, termiche, elettriche, microstrutturali). Selezionare le tecniche di analisi sperimentale più adeguate alla determinazione delle principali proprietà fisiche, chimiche e microstrutturali dei materiali. Collezionare, analizzare e presentare i dati sperimentali, acquisendo un adeguato grado di interpretazione. Stabilire l'affidabilità e la correttezza di dati riguardanti le proprietà dei materiali disponibili nella letteratura tecnica e scientifica, anche in relazione alle norme tecniche internazionali. Applicare approcci ingegneristici nella selezione dei materiali per i diversi settori di applicazione.

9 

Metallic materials engineering

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di eseguire una progettazione preliminare dei sistemi di lavorazione: laminazione, forgiatura, estrusione, trafilatura, formatura lamiera, formatura mediante asportazione di truciolo e saldatura, e sarà in grado di selezionare e gestire i processi di lavorazione in funzione della qualità metallurgica del prodotto, con particolare riguardo alla formazione di cricche duttili (utilizzo del criterio di frattura duttile). Inoltre, lo studente apprenderà gli aspetti di metallurgia fisica di base necessari per comprendere le trasformazioni di fase allo stato solido nei materiali metallici. Lo studente è in grado di fare considerazioni riguardanti la termodinamica e cinetica dei processi di trattamento degli acciai. Lo studente acquisirà competenze utili per l'analisi microstrutturale e per progettare il processo di trattamento termico e superficiale per ottenere specifiche proprietà dei materiali.

9 

Physics and thermodynamics of materials

Nel modulo 1 Physics of materials lo studente viene introdotto al comportamento della materia a livello atomico. Quindi le proprietà dei materiali vengono collegate al comportamento fisico degli elementi costituenti. Vengono introdotte applicazioni tecnologiche e tecniche analitiche basate su questi modelli.

Il modulo 2 Thermodynamics of materials fornisce concetti teorici e strumenti applicativi per la comprensione del comportamento costitutivo dei materiali e degli aspetti energetici delle trasformazioni. Particolare attenzione sarà riservata alla definizione e all'applicazione delle funzioni termodinamiche ad argomenti relativi a sistemi allo stato solido, all'equilibrio termodinamico, ai diagrammi di fase, ed a superfici ed interfacce. Inoltre, saranno discussi alcuni aspetti cinetici delle trasformazioni che saranno applicati a casi studio di interesse nel campo della scienza dei materiali. Ogni argomento sarà affrontato.

Al termine del corso lo studente dovrebbe essere in grado di:

• Applicare concetti di termodinamica chimica per descrivere quantitativamente la stabilità di sistemi mono- e multi-componente.
• Comprendere e applicare le leggi della termodinamica e della cinetica per descrivere le proprietà dei materiali, le trasformazioni di fase, le reazioni chimiche e le operazioni di processo.
• Applicare semplici modelli per descrivere in termini energetici le trasformazioni e le loro applicazioni in sistemi di interesse tecnologico.
• Comprendere e correlare i concetti relativi agli effetti di superficie e di interfaccia alle proprietà macroscopiche dei materiali, alle trasformazioni di fase, e alle operazioni di processo.
• Identificare, formulare e risolvere problemi complessi di ingegneria dei materiali applicando i principi della termodinamica e della cinetica.sia dal punto di vista teorico che applicativo, proponendo esempi numerici ed esercizi.

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Polymeric and composite materials engineering

Lo scopo del Modulo 1 Polymeric materials è che gli studenti acquisiscano conoscenze e comprendano i principi di base della scienza dei polimeri e alcuni concetti di ingegneria delle materie plastiche. In particolare, vengono esaminati i polimeri termoplastici, gli elastomeri, i materiali termoindurenti, le loro proprietà, le tecnologie di lavorazione ed alcune applicazioni. Parte integrante del corso sono le sessioni di laboratorio che forniscono agli studenti esperienza pratica nell'analisi di polimeri e prodotti. In ogni gruppo, gli studenti hanno la possibilità di iniziare ad apprendere in team-working e di organizzare le proprie attività in maniera cooperativa, seguendo le indicazioni dell'assistente di laboratorio e le correzioni dei Lab-Reports.

Per quanto riguarda i risultati di apprendimento alla fine di questo corso, gli studenti dovrebbero essere in grado di:

• conoscere e classificare i materiali polimerici (termoplastici, elastomeri e termoindurenti);
• comprendere e valutare le loro proprietà e le tecnologie di produzione; -confrontare i materiali polimerici;
• comprendere l'uso delle apparecchiature di laboratorio e analizzare i risultati;
• svolgere il lavoro di laboratorio in gruppo, partendo dalla comprensione delle attività di laboratorio, discussione dei risultati, dei dati di ricerca, fino alla produzione congiunta di relazioni;
• migliorare la capacità di lavorare in team, apprendendo esperienza pratica nell'organizzazione di attività per obiettivi comuni.

In sintesi, la conoscenza e l'abilità negli argomenti proposti del Modulo 1 aiuteranno gli studenti a migliorare la competenza nel campo specifico dei materiali polimerici.

Il secondo modulo, Composite materials, fornisce conoscenze di base sui materiali compositi, con particolare attenzione ai materiali fibro-rinforzati di interesse per le applicazioni ingegneristiche nel campo delle strutture leggere.

Al termine del corso lo studente deve essere in grado di:

• riassumere e descrivere le principali applicazioni dei materiali compositi;
• schematizzare e analizzare il comportamento meccanico e termico dei materiali compositi e in funzione della loro composizione e microstruttura;
• progettare un semplice componente in materiale composito mediante la teoria della laminazione;
• selezionare la tecnologia costruttiva più adatta per un componente in materiale composito;
• identificare i metodi più adatti per la caratterizzazione termo-meccanica dei materiali compositi e per il controllo non-distruttivo di manufatti in materiale composito.

12 

Design methods for industrial engineering

Il corso si propone di fornire agli allievi i criteri generali per l'impostazione di un progetto, la pianificazione del processo progettuale e la gestione del processo di progettazione.

Al termine del corso gli allievi avranno appreso le modalità di rappresentazione e comunicazione degli intenti del progettista, attraverso le più recenti metodologie di gestione e comunicazione della documentazione tecnica.

Avranno inoltre appreso i metodi per lo sviluppo della creatività, le tecniche di valutazione delle prestazioni dei prodotti e i principi base del Robust Design.

Sapranno approcciare correttamente il processo di progettazione industriale come parte del ciclo di vita del prodotto (progettazione - produzione - verifica - distribuzione - manutenzione - ritiro e riuso/riciclaggio), correlando le problematiche relative alla definizione della forma, alla scelta di materiali e processi produttivi che possano garantire la funzionalità del prodotto.

6 

Finite elements modeling

L'obiettivo del corso è quello di fornire le basi teoriche e pratiche del metodo degli elementi finiti applicato alla risoluzione di problemi strutturali. Particolare attenzione viene posta all'analisi di alcuni problemi fisici di interesse ingegneristico con un codice FEM e alla discussione critica dei risultati numerici ottenuti.

6 

Mechanics and materials for engineering design

Il corso è incentrato sull'applicazione dei concetti della meccanica dei materiali alla progettazione di componenti e strutture di interesse ingegneristico. Il corso richiama inizialmente i concetti di sforzo, deformazione, azioni interne e deflessioni in oggetti traviformi per passare poi all'esame delle verifiche di resistenza e rigidità su componenti meccanici come cilindri, giunti, molle, alberi, cuscinetti e trasmissioni meccaniche.

Al termine del corso lo studente sarà in grado di identificare le modalità di cedimento di un componente, conoscerà i principali elementi di macchina e sarà in grado di gestire un iter di progettazione.

9 

Product design

Lo scopo del corso è di fornire le conoscenze di base relative agli aspetti di product design, che risultano fondamentali nella produzione di un manufatto e che permettono di progettare e produrre un prodotto di successo.

Al termine dell’insegnamento lo studente dovrebbe:

• riconoscere l’importanza della product design nel successo di un prodotto e di un’azienda;
• conoscere gli aspetti di product design più importanti per la progettazione e la gestione di un prodotto industriale;
• analizzare e riconoscere le caratteristiche, legate al product design, in un prodotto o di un manufatto;
• usare le tecniche di creatività e di pensiero laterale per affrontare una problematica industriale;
• avere le basi per collaborare con un team di progettazione nel processo di progettazione;
• individuare e selezionare i materiali e le tecnologie più adatte in una progettazione in funzione delle caratteristiche espresse e non;
• proporre delle possibili soluzioni, inerenti gli aspetti immateriali e di soddisfazione del cliente, in una progettazione industriale;
• essere critici, curiosi ed essere inclini a considerare le novità sia tecniche che percettive.

6 

Steelmaking and foundry technology

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le nozioni basi sui principali aspetti costruttivi e funzionali degli impianti metallurgici, per la produzione dei semilavorati in acciaio, in funzione della qualità microstrutturale del prodotto.

Al termine del dell'insegnamento, lo studente sarà in grado di realizzare bilanci di massa e calore di massima di tali impianti e di gestire i flussi di materiale e l'efficienza energetica dei processi. Lo studente acquisirà la capacità di gestire i processi di colata dell'acciaio (con particolare riferimento alla colata continua) e di capire l'origine di eventuali difetti del prodotto e dunque predisporre le adeguate contromisure. Lo studente conoscerà inoltre il funzionamento dei principali processi di fonderia (relativi ad acciai, ghise e leghe di Al), e i metodi di progettazione di massima del processo di colata in sabbia, e di pressocolata delle leghe di alluminio.

6 

Insegnamenti a scelta

Gli insegnamenti a scelta (Elective course) devono essere scelti tra quelli proposti dal Manifesto degli studi. Una scelta di insegnamenti diversi deve essere approvata dal Consiglio di Dipartimento.

6 

Tirocinio o altre attività

I crediti di tirocinio possono essere acquisiti:

• con il riconoscimento di altre attività
• con attività collegate alla prova finale (presso i laboratori del Dipartimento o presso azienda/ente/struttura esterna all'Università)
• con la frequenza a seminari e iniziative offerte annualmente dal Dipartimento
• con attività di tirocinio esterno.

3 

Prova finale

La prova finale è rivolta a valutare la maturità scientifica raggiunta dallo studente, l’autonomia di giudizio e la padronanza degli argomenti, la capacità di operare in modo autonomo e l’abilità di comunicazione. La prova finale per il conseguimento del titolo è redatta in lingua inglese.

18 

Electrochemistry for energy and environment

Fornire agli studenti le competenze fondamentali di elettrochimica per la comprensione del funzionamento di dispositivi basati su reazioni all' interfaccia solido/liquido.

Acquisire competenze utili alla progettazione, dimensionamento e sviluppo di dispositivi per produzione ed immagazzinamento di energia e per il trattamento di inquinanti.

Sviluppare la competenza critica necessaria per procedere alla selezione di dispositivi di immagazzinamento di energia e per l’implementazione degli stessi.

6 

Materials for energy

Il corso di Materiali ed Energia fornisce le conoscenze e competenze necessarie per progettare, sviluppare e scegliere i materiali più adatti per la produzione, conversione ed immagazzinamento dell’energia in tutte le sue forme. Poiché ancora oggi una frazione rilevante dell’energia è prodotta attraverso processi di combustione a partire combustibili fossili, una parte del corso ha come obiettivo di fornire conoscenze e competenze necessarie per poter utilizzare questi processi massimizzandone l’efficienza e riducendone al minimo l’impatto ambientale.

6 

Mechanics and materials for engineering design

Il corso è incentrato sull'applicazione dei concetti della meccanica dei materiali alla progettazione di componenti e strutture di interesse ingegneristico. Il corso richiama inizialmente i concetti di sforzo, deformazione, azioni interne e deflessioni in oggetti traviformi per passare poi all'esame delle verifiche di resistenza e rigidità su componenti meccanici come cilindri, giunti, molle, alberi, cuscinetti e trasmissioni meccaniche.

Al termine del corso lo studente sarà in grado di identificare le modalità di cedimento di un componente, conoscerà i principali elementi di macchina e sarà in grado di gestire un iter di progettazione.

9 

Nanomaterials, nanotechnologies and smart materials

Il corso introduce i principi fondamentali necessari per comprendere il comportamento dei materiali su scala nanometrica e le diverse classi di nanomateriali con applicazioni che vanno dalla tecnologia dell'informazione alle applicazioni energetiche.

Gli argomenti includono:

• l’introduzione a diverse classi di nanomateriali, inclusi costituenti sia inorganici che organici;
• la sintesi di nanomateriali, compreso trasporto di vapore chimico e fisico, la chimica delle soluzioni e metodi di nanofabbricazione;
• la caratterizzazione di nanomateriali, comprese le tecniche diffrattometrica raggi X, microscopia con sonda a scansione e microscopia elettronica;
• e le proprietà elettroniche, magnetiche, ottiche e meccaniche dei nanomateriali.

Lo studente acquisirà le conoscenze e le competenze necessarie ad individuare l'origine degli effetti delle dimensioni nel controllo delle proprietà dei nanomateriali e ad affrontare le sfide, tecnologiche, ambientali, sanitarie ed etiche delle applicazioni ingegneristiche dei nanomateriali.

6 

Recycling and sustainable materials

Il corso è focalizzato sull’impatto dei materiali sull’ambiente in termini degli eco-aspetti collegati alla loro produzione, al loro utilizzo e alla gestione del loro smaltimento a fine vita. Inoltre, vengono anche considerati i criteri di selezione e progettuali per minimizzare l’impatto de materiali sull’ambiente.

Al termine del corso lo studente deve essere in grado di:

• confrontare in modo razionale la sostenibilità di materiali e processi;
• selezionare materiali eco-sostenibili sulla base del loro profilo di proprietà e interazioni con l’ambiente;
• misure le principali proprietà dei biopolimeri e del legno seguendo le normative di riferimento;
• progettare un manufatto considerando anche le implicazioni sulla gestione dello smaltimento/riciclo a fine vita.

6 

Insegnamenti a scelta

Gli insegnamenti a scelta (Elective course) devono essere scelti tra quelli proposti dal Manifesto degli studi. Una scelta di insegnamenti diversi deve essere approvata dal Consiglio di Dipartimento.

6 

Tirocinio o altre attività

I crediti di tirocinio possono essere acquisiti:

• con il riconoscimento di altre attività
• con attività collegate alla prova finale (presso i laboratori del Dipartimento o presso azienda/ente/struttura esterna all'Università)
• con la frequenza a seminari e iniziative offerte annualmente dal Dipartimento
• con attività di tirocinio esterno.

3 

Prova finale

La prova finale è rivolta a valutare la maturità scientifica raggiunta dallo studente, l’autonomia di giudizio e la padronanza degli argomenti, la capacità di operare in modo autonomo e l’abilità di comunicazione. La prova finale per il conseguimento del titolo è redatta in lingua inglese.

18 

Bioinspired and functional materials

Il corso è focalizzato su nuovi materiali funzionali il cui sviluppo è stato derivato dalla natura: particolare attenzione sarà dedicata a materiali biomimetici, alle superfici funzionali e ai materiali intelligenti (ad esempio i polimeri a memoria di forma, i polimeri elettroattivi e materiali stimuli responsive) e alle nuove tecnologie sfruttando questi materiali.

6 

Biomaterials and biomedical technologies

Il corso è rivolto agli studenti che intendono acquisire conoscenze sull'uso e le caratteristiche dei biomateriali e fornirà informazioni sulla progettazione di biomateriali o protesi. Particolare attenzione sarà rivolta ai materiali naturali e sintetici utilizzati per la fabbricazione di dispositivi e protesi, comprendendo le relazioni tra ambiente biologico e materiali protesici, la varietà e la durata delle loro funzioni, la corretta selezione e progettazione, seguendo criteri biologici, fisico-chimici e ingegneristici.

6 

Biomedical metallic materials and technologies

Conoscere i principali biomateriali metallici e le loro proprietà. Conoscere le principali tecnologie di lavorazione dei biomateriali metallici. Conoscere i principali fenomeni di degrado dei materiali metallici per dispositivi biomedicali. Selezionare la lega metallica più appropriata per la specifica applicazione biomedica.

6 

Fundamentals of mechanics and biomechanics

Il corso si propone di richiamare i concetti fondamentali della meccanica applicata e della meccanica dei solidi ed applicarli ai problemi classici della biomeccanica: dall'analisi cinematica e dinamica del movimento, alla valutazione delle proprietà meccaniche dei tessuti, ed infine alla scelta appropriata dei materiali per le specifiche applicazioni. Particolare attenzione verrà posta alla modellazione ed alla progettazione e sviluppo di prodotto basata sui concetti e le specificità della biomeccanica.

6 

Principles of biomaterials and medical device design

Gli obiettivi formativi del corso sono:

• comprendere la natura multidisciplinare del settore bioingegneria
• comprendere il  concetto di biocompatibilità di sistema da applicare alla progettazione dei dispositivi
• comprendere i meccanismi biologici relativi all'ambiente di lavoro specifico e al loro impatto a livello progettuale
• comprendere le nuove strategie nel settore biomedico
• acquisire i concetti alla base dell'innovazione nel settore bioingegneria: dalle esigenze cliniche a dispositivi avanzati;
• acquisire la conoscenza di base nel settore dello sviluppo di prodotti destinati alla clinica: medicina personalizzata, sviluppo di prototipi, aspetti regolatori e percorso di validazione.
• essere capaci di lavorare in gruppo attorno ad un progetto e svilupparlo in laboratorio.

9 

Elective course

Gli insegnamenti a scelta (Elective course) devono essere scelti tra quelli proposti dal Manifesto; una scelta di insegnamenti diversi rispetto a quelli indicati va approvata dal Consiglio di Dipartimento.

6 

Tirocinio o altre attività

I crediti di tirocinio possono essere acquisiti:

• con il riconoscimento di altre attività
• con attività collegate alla prova finale (presso i laboratori del Dipartimento o presso azienda/ente/struttura esterna all'Università)
• con la frequenza a seminari e iniziative offerte annualmente dal Dipartimento
• con attività di tirocinio esterno.

3 

Prova finale

La prova finale è rivolta a valutare la maturità scientifica raggiunta dallo studente, l’autonomia di giudizio e la padronanza degli argomenti, la capacità di operare in modo autonomo e l’abilità di comunicazione. La prova finale per il conseguimento del titolo è redatta in lingua inglese.

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