Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[51466] - TECNOLOGIE DELLE MATERIE PLASTICHE E DEI COMPOSITITECHNOLOGY OF PLASTICS AND COMPOSITES
Tiziano BELLEZZE
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM09] INGEGNERIA MECCANICA (Curriculum: MECCANICO COSTRUTTIVO) Master Degree (2 years) - [IM09] MECHANICAL ENGINEERING (Curriculum: MECCANICO COSTRUTTIVO)
Dipartimento: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze MatematicheDepartment: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2020-2021
Anno regolamentoAnno regolamento: 2019-2020
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/22 - SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Italiano

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Lo studente dovrebbe possedere una cultura di base di chimica, fisica e scienza dei materiali

The student should have a basic culture of chemistry, physics and material science


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Ore di lezione frontale: 48

Hours of theoretical lectures: 48


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

L’insegnamento ha lo scopo di far acquisire agli
studenti le conoscenze utili a mettere in relazione la
struttura dei materiali polimerici con le loro proprietà
tecnologiche, fondamentali per la progettazione di
componenti da utilizzare in vari settori ingegneristico-applicativi.
Partendo dalle nozioni acquisite negli
insegnamenti delle scienze di base, si studiano le
proprietà e quindi il comportamento di questi
materiali in relazione alla loro struttura e alle
tecnologie di trasformazione. Gli argomenti trattati in
questo corso hanno come proposito generale il
consolidamento della formazione scientifica e
tecnico-pratica degli allievi sulle materie plastiche e
relativi compositi a matrice polimerica, ampliando
così la loro preparazione nel contesto
multidisciplinare dell’ingegneria.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

L’insegnamento fornisce agli studenti gli strumenti
conoscitivi utili alla progettazione e all’individuazione
delle tecnologie di trasformazione adeguate per
produrre manufatti costituiti da materie plastiche e
relativi compositi. Gli studenti acquisiscono così
l’abilità ad affrontare e risolvere problemi in vari
contesti ingegneristico-applicativi, attraverso percorsi
teorico-pratici professionalizzanti, per effettuare: 1) la
distinzione dei vari tipi di materiali e scegliere quello
più adatto per specifiche applicazioni; 2) il
riconoscimento dei problemi legati ad una scelta
errata dei materiali, in modo da proporre valide
strategie risolutive; 3) indagini ed esperimenti,
acquisendo la capacità di analisi di dati sperimentali.
A supporto dei percorsi teorico-pratici proposti, sono
previste in aula analisi di manufatti industriali e la
proiezione di presentazioni/video reperiti presso
aziende del settore, alcune delle quali sono oggetto
di visite guidate.


Competenze trasversali.

Le competenze acquisite consentono agli studenti di
interagire tra di loro per formulare la risposta migliore
ai quesiti proposti in aula su alcuni casi critici,
riscontrati nelle tecnologie di trasformazione delle
materie plastiche, includendo anche come essi si
ripercuotano sui manufatti che saranno poi utilizzati
sia come prodotti finiti, sia in successivi processi
industriali che prevedono ulteriori lavorazioni e/o
assemblaggi di componenti. Un approccio di questo
tipo consente agli studenti di sviluppare capacità di
valutazione autonoma e consapevole delle
problematiche legate alle materie plastiche, non solo
in senso strettamente teorico-pratico, ma anche in
relazione alle implicazioni che esse comportano nel
rispetto dell’ambiente, della salute umana e della
sicurezza. Gli studenti acquisiscono così anche la
consapevolezza che questi aspetti richiedano di
lavorare in un contesto necessariamente
multidisciplinare.


Knowledge and Understanding.

The course has the aim to give to the students the
useful knowledge to relate the structure of polymers
with their technological properties, which are
important for the design of components to be used in
various engineering-application sectors. Starting from
the knowledge gained from the basic science
courses, the properties and therefore the behaviour
of these materials in relation to their structure and
transformation technologies are studied. The
contents of the course have the general aim of the
consolidation of the scientific and technical-practical
background of students on plastics and related
polymeric matrix composites, thus extending their
preparation in the multidisciplinary context of
engineering.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The course provides students the cognitive
instruments useful for the design and the
identification of suitable transformation technologies
to produce article made of plastics and related
composites. In this way, students acquire the ability
to face up and solve problems in different engineering application
contexts, through professional theoretical-practical
paths, to make: 1) the selection among
various types of materials and choose the most
suitable one for specific applications; 2) the
identification of problems related to an incorrect
choice of materials, in order to suggest effective
solution strategies; 3) investigations and
experiments, acquiring the ability to analyze
experimental data. To support the suggested
theoretical-practical paths, the analysis of industrial
products and the projection of presentations/videos
supplied by companies in the sector are planned
during lectures. In addition, guided tours in some of
these companies are planned.


Transversal Skills.

The competences gained allows students to interact
with each other to formulate the best answer to the
questions proposed during lectures, on some critical
cases encountered in the transformation
technologies of plastics, including also how they
affect the articles, that will be subsequently used as
finished products or submitted to other industrial
processes, which require further processing and/or
an assembly of components. Such an approach
allows students to develop autonomous and
conscious assessment skills on problems related to
plastics, not only in strict theoretical-practical terms,
but also in relation to the implications that they entail
in respecting the environment, human health and
security. The students also acquire the awareness
that these aspects require to work necessarily in a
multidisciplinary context.



PROGRAMMA PROGRAM

Definizioni di materiali polimerici, materie plastiche e materiali compositi a matrice polimerica. Principali processi di polimerizzazione, trattati in modo semplificato con modelli didattici appositamente sviluppati: “assemblaggio” di monomeri/meri per ottenere le strutture delle catene polimeriche, da cui si possono trarre informazioni di natura ingegneristica sui materiali da esse costituiti. Classificazione e relative proprietà/applicazioni ingegneristiche di materiali termoplastici tradizionali, tecnopolimeri, termoindurenti ed elastomeri, sia vulcanizzati che termoplastici. Struttura allo stato solido di materiali polimerici amorfi e semicristallini. Concetto di modulazione della struttura, a tutti i livelli dimensionali, per ottenere materiali aventi proprietà e applicazioni differenti. Modificazione dei polimeri vergini con additivi e/o cariche per ottenere sia condizioni di lavorazione vantaggiose, sia prodotti finiti ad elevate proprietà tecnologiche e a costi contenuti. Prove di caratterizzazione/analisi dei materiali: massa molecolare media e grado di polidispersione, messi specificamente in relazione con le tecnologie di trasformazione; analisi termiche (DTA, DSC e TGA) per la determinazione della temperatura di transizione vetrosa, della temperatura e dell’entalpia di fusione, ecc.; diffrattometria RX e determinazione del grado di cristallinità; analisi FTIR per l’identificazione dei materiali polimerici; prove meccaniche tradizionali a trazione e a impatto, in stretta relazione alla struttura e alla viscoelasticità dei materiali polimerici. Concetti base di reologia: fluidi newtoniani, fluidi pseudoplastici (curve reologiche), viscosità di taglio, viscosità elongazionale, viscoelasticità e concetto tempo di rilassamento, per esaminare, nei prodotti finiti, le tensioni residue, i fenomeni di ritiro e distorsione. Cenni di stampaggio a compressione e a trasferimento. Trattazione approfondita del processo di stampaggio ad iniezione e del relativo ciclo di lavorazione. Analisi dei parametri critici di processo. Accorgimenti nella progettazione degli stampi in funzione del ritiro volumetrico dei manufatti. Trattazione del processo di estrusione, con analisi reologica e termica semplificate del sistema cilindro-vite e della filiera di formatura, per produrre profili pieni e cavi. Filiere di calibrazione e lavorazioni ausiliarie della linea di estrusione. Produzione per estrusione di lastre e di film mediante filiere a testa piana. Estrusione di film bi-orientati a bolla, mediante filiere ad anello. Processo di calandratura. Tecnologie di post-formatura di semilavorati: termoformatura, iniezione-soffiaggio e estrusione-soffiaggio. Esempi di problematiche industriali mediante l’analisi di reperti di plastica, proiezione di presentazioni e video di provenienza industriale. Proprietà meccaniche basilari dei materiali compositi a matrice polimerica, sia con fibre corte che con fibre lunghe, posti tra loro in relazione. Analisi dell’interfaccia matrice-fibra. Caratteristiche generali degli elementi di rinforzo come fibre e particelle. Visite guidate presso aziende del settore, per prendere principalmente visione dei processi di stampaggio a iniezione ed estrusione.

Definitions of polymeric materials, plastics and polymer matrix composites. Main polymerization processes, treated in a simplified way with specifically developed didactic models: "assembly" of monomers/mers to obtain the structures of the polymer chains, from which engineering information on the materials they are made can be obtained. Classification and related engineering properties/ applications of traditional thermoplastic materials, technopolymers, thermosets and elastomers, both vulcanized and thermoplastic. Solid state structure of amorphous and semicrystalline polymeric materials. Modulation of the structures, at all dimensional levels, to obtain materials having different properties and applications. Modification of virgin polymers with additives and/or fillers to obtain both advantageous processing conditions and finished products with high technological properties and low costs. Characterization tests/analysis of materials: average molecular weight and degree of polydispersity, specifically related to transformation technologies; thermal analysis (DTA, DSC and TGA) for the determination of the glass transition temperature, the melting temperature and enthalpy, etc .; X-ray diffractometry and determination of the degree of crystallinity; FTIR analysis for the identification of polymeric materials; traditional impact and tensile tests, in close relation to the structure and viscoelasticity of polymeric materials. Basic concepts of rheology: Newtonian fluids, pseudoplastic fluids (rheological curves), shear viscosity, elongation viscosity, viscoelasticity and relaxation time concept, to examine residual stresses, shrinkage and distortion phenomena in finished products. Notes to compression and transfer molding. In-depth treatment of the injection molding process and related processing cycle. Analysis of critical process parameters. Precautions in the design of the molds according to the volumetric shrinkage of the products. Treatment of the extrusion process, with simplified rheological and thermal analysis of the cylinder-screw system and of the die body, to produce solid and hollow profiles. Calibration dies and auxiliary processing of the extrusion line. Production by extrusion of sheets and films by means of flat sheet dies. Extrusion of biaxial oriented films by means of blown film extrusion. Calendering process. Post-forming technologies: thermoforming, injection-blow molding and extrusion-blow molding. Examples of industrial problems through the analysis of plastic parts, projection of presentations and videos from industry. Basic mechanical properties of polymer matrix composites, both with short and long fibers, in relationship between them. Analysis of the matrix-fiber interface. General characteristics of reinforcing elements such as fibers and fillers. Guided visits to companies in the industry for having a practical view of the injection and extrusion molding processes.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

La valutazione del livello di apprendimento degli studenti consiste in due prove:
- una prova scritta che consiste nella soluzione di problemi teorico-pratici specifici e/o nella risposta a domande teoriche specifiche, riguardanti gli argomenti trattati nel corso o riconducibili a essi. I problemi e le domande saranno articolati per un totale di 4 quesiti. La prova scritta dovrà essere completata in due ore;
- una prova orale che consiste nella discussione di eventuali lacune evidenziate nella prova scritta, da cui potranno emergere altre domande teoriche.
La prova scritta è propedeutica alla prova orale, per accedere alla quale lo studente deve aver ottenuto almeno la sufficienza nella prova scritta.
La prova orale deve essere sostenuta nello stesso appello della prova scritta. Nel caso di esito negativo nella prova orale o di insoddisfazione del risultato ottenuto, lo studente dovrà ripetere la prova scritta nell'appello successivo.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Per superare con esito positivo l'esame, lo studente dovrà dimostrare, attraverso le prove prima descritte, di possedere una conoscenza almeno di base degli argomenti trattati durante il corso: struttura, classificazione, caratteristiche chimico-fisiche, tecniche di analisi sperimentale e tecnologie di lavorazione dei materiali polimerici e compositi. L'esame, nel suo insieme, avrà lo scopo di accertare: la capacità di conoscenza, utilizzando l'adeguata terminologia tecnico-scientifica, e di applicazione delle nozioni acquisite, la capacità di esposizione delle stesse, la capacità di elaborare soluzioni in autonomia, la capacità di lavorare in gruppo. La valutazione massima verrà conseguita dimostrando una conoscenza approfondita e una padronanza completa dei contenuti del corso, con particolare riferimento alla capacità di mettere in relazione le proprietà dei materiali polimerici con la loro struttura, nonché i principi su cui si basano le tecnologie di trasformazione degli stessi.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode. Il voto minimo per il superamento dell’esame è 18/30.


Criteri di attribuzione del voto finale.

Il voto complessivo, in trentesimi, è dato dalla media dei voti ottenuti nelle due prove, con arrotondamento per eccesso all'intero successivo. Perché l'esito complessivo della valutazione sia positivo, lo studente deve conseguire almeno la sufficienza, pari a diciotto punti, in ognuna delle due prove. La lode è riservata agli studenti che, avendo svolto tutte le prove in modo corretto e completo, abbiano dimostrato la completa padronanza della materia, nonché la capacità di correlare tra loro sia i vari argomenti del corso, sia quelli relativi a discipline ad esso affini.


Learning Evaluation Methods.

The assessment of students learning consists of two tests:
- a written test, which consists in the solution of specific theoretical-practical problems and/or in the answer to specific theoretical questions, concerning the topics covered in the course or related to them. The problems and the questions will be organized for a total of 4 queries. The written test will be completed in two hours;
- an oral test, consisting in the discussion of any gaps found in the written test, from which other theoretical questions may arise.
The written test is preparatory for the oral test and for accessing to it, the student must have obtained at least a pass in the written test.
The oral exam must be taken in the same exam session as the written test. In the event of a negative result in the oral test or dissatisfaction with the result obtained, the student will have to repeat the written test in the next exam session.


Learning Evaluation Criteria.

To successfully pass the exam, the student must demonstrate, through the tests described above, to have at least a basic knowledge of the topics covered during the course: structure, classification, chemical-physical characteristics, experimental analysis techniques and technologies of processing of polymeric and composite materials. The examination, as a whole, will aim to ascertain: the knowledge, using the appropriate technical-scientific terminology, and the application of the acquired concepts, the ability to use them, the ability to develop solutions autonomously, the ability to work in a group. The evaluation with full marks will be achieved by demonstrating an in-depth knowledge and a complete mastery of the course contents, with particular reference to the ability to relate the properties of polymeric materials with their structure, as well as the principles on which the transformation technologies of these materials are based.


Learning Measurement Criteria.

It is given a mark expressed with respect to thirty with possible full marks with distinction. The minimum mark for passing the exam is 18/30.


Final Mark Allocation Criteria.

The overall mark, expressed with respect to thirty, is given by the average of the marks obtained in the two tests, rounded up to the subsequent integer. In order to obtain an overall positive evaluation, the student must achieve at least a pass, amounting to eighteen points, in both tests.
Full marks with distinction is given to students who, having performed all the tests correctly and completely, have demonstrated complete mastery of the subject, as well as the ability to correlate both the various topics of the course and those related to other disciplines.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

H. Saechtling, Manuale delle materie plastiche 7° ed., Tecniche Nuove, Milano, 1996.

S. Bruckner, G. Allegra, M. Pegoraro, F. P. La Mantia, et al. Scienza e Tecnologia dei Materiali Polimerici 3° ed., EdiSES, Napoli, 2016.

G. Gozzelino, Materie Plastiche, Hoepli, Milano, 2007.

Il materiale didattico è disponibile sulla piattaforma Moodle:
https://learn.univpm.it

H. Saechtling, Manuale delle materie plastiche 7° ed., Tecniche Nuove, Milano, 1996.

S. Bruckner, G. Allegra, M. Pegoraro, F. P. La Mantia, et al. Scienza e Tecnologia dei Materiali Polimerici 3° ed., EdiSES, Napoli, 2016.

G. Gozzelino, Materie Plastiche, Hoepli, Milano, 2007.

The teaching material is available on the Moodle platform:
https://learn.univpm.it


E-LEARNING E-LEARNING

NO

NO


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2020-2021
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2020-2021

 


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