Il corso STRUMENTI PER LA MODELLAZIONE 3D DI DISPOSITIVI BIOMEDICI E STRUTTURE BIOLOGICHE mira a fornire le conoscenze del disegno tecnico e modellazione CAD per la progettazione di componenti biomedici tenendo in conto i processi di fabbricazione e la loro prototipazione. Inoltre, il corso mira ad introdurre gli studenti alla segmentazione di immagini cliniche e alla ricostruzione di modelli geometrici discretizzati di strutture anatomiche. 

L’applicazione di queste conoscenze costituisce la base per diverse applicazioni quali, la progettazione, prototipazione e fabbricazione di dispositivi biomedicali e la biomeccanica sperimentale e computazionale.  

Alla fine del corso, lo studente: 

- conoscerà le norme di riferimento e le convenzioni del disegno meccanico (DD1, DD2) 

- sarà in grado di realizzare un disegno tecnico di pezzi meccanici (DD2) 

- sarà in grado di leggere e interpretare un disegno tecnico di pezzi meccanici (DD2) 

- sarà in grado di realizzare un modello CAD di un pezzo meccanico (DD2) 

- sarà in grado di leggere e modificare un modello CAD di un pezzo meccanico (DD2) 

- conoscerà e saprà spiegare i concetti fondamentali delle tecniche di segmentazione per ottenere un modello CAD (DD1, DD2) 

- conoscerà e saprà spiegare i concetti fondamentali delle tecniche di discretizzazione spaziale di un modello CAD (DD1, DD2) 

- conoscerà e saprà spiegare le principali tecnologie di lavorazione di un pezzo meccanico (DD1) 

- conoscerà e saprà le principali tecnologie di prototipazione di un pezzo meccanico (DD1) 

- sarà capace di lavorare in gruppo (DD4)

I principali argomenti trattati nell’insegnamento sono i seguenti:

Disegno Tecnico 

Norme e strumenti per il disegno; Proiezioni, assonometrie, proiezioni ortogonali, sezioni e intersezioni; Quotatura; Tolleranze, accoppiamenti con gioco o con interferenze; Filettature, collegamenti filettati e smontabili non filettati.  

Modellazione CAD 

Introduzione all’ambiente di modellazione parametrica 3D, principi di base e strategie di progetto; panoramica dei software più utilizzati del settore bioingegneristico. Disegno 2D e 3D di parti semplici e complesse. Flusso di lavoro nella creazione e gestione degli assemblaggi. Cenni alle tecniche di segmentazione e di discretizzazione spaziale (meshing).  

Si suggerisce SolidWorks (Dassault Systemes) disponibile solo su sistemi operativi Windows. Anche se SolidWorks rimane il software CAD di riferimento del corso, sarà possibile usare Fusion 360 (Autodesk) disponibile per Mac. Riamane comunque allo studente la scelta del software di modellizzazione CAD da utilizzare durante il corso e per la prova finale.  Per la parte del corso relativa alle tecniche di segmentazione e di discretizzazione e per il progetto di gruppo si utilizzeranno 3D Slicer e MeshMixer.

Prototipazione e fabbricazione 

Strategie generali di tecnologie di prototipazione e modellazione 3D. Disegno e lavorazioni meccaniche. Disegno e tecnologie additive. 

• SDG3 - GOOD HEALTH AND WELLBEING

Questo corso fornisce strumenti per la progettazione e fabbricazione di dispositivi impiantabili. I dispositivi impiantabili consentono oggi di trattare patologie letali o fortemente invalidanti e, quindi, di migliorare sia l’aspettativa sia la qualità della vita di moltissimi pazienti. Inoltre, vengono presentate diverse tecniche per la ricostruzione di diverse anatomie da immagini cliniche. L'analisi quantitativa dell’anatomia di tessuti e organi sulla base di imaging clinico è sempre più utilizzata nella pratica clinica per personalizzare al meglio la scelta sia del dispositivo impiantabile sia della terapia in senso più ampio, a vantaggio dell’efficacia di quest’ultimo.

Non vi sono prerequisiti essenziali.

Il voto finale sarà determinato dalla somma di due componenti:

- Valutazione della prova d’esame (fino a un massimo di 30 punti), articolata in due parti. (i) Parte teorica: consiste in domande a risposta multipla o aperta sull’intero programma del corso, e rappresenta il 50% della valutazione complessiva. (ii) Parte pratica: prevede la realizzazione di un disegno meccanico utilizzando software CAD, anch’essa pari al 50% della valutazione complessiva.

- Valutazione del progetto: un lavoro di gruppo assegnato durante il semestre, da completare e consegnare entro la fine del corso. A questo progetto verrà attribuito un punteggio aggiuntivo compreso tra 0 e 3 punti.