UNIVPM: Guida insegnamenti

[W000663] - METHODS AND TOOLS FOR BIOMEDICAL PRODUCT DESIGNMETHODS AND TOOLS FOR BIOMEDICAL PRODUCT DESIGN
Marco MANDOLINI
Lingua di erogazione: INGLESELessons taught in: ENGLISH
Laurea Magistrale - [IM13] BIOMEDICAL ENGINEERING (Curriculum: Engineering of Medical Devices) Master Degree (2 years) - [IM13] INGEGNERIA BIOMEDICA (Curriculum: Engineering of Medical Devices)
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2025-2026
Anno regolamentoAnno regolamento: 2024-2025
Opzionale
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/15 - DISEGNO E METODI DELL'INGEGNERIA INDUSTRIALE

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Inglese

English

PREREQUISITI PREREQUISITES

no

MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Lezioni di Teoria, 14 ore
Esercizi, 30 ore
Laboratorio, 4 ore

Theory lessons, 14 hours
Exercises, 30 hours
Laboratory, 4 hours

RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES

Conoscenze e comprensione.

Il corso ha l’obiettivo di fornire ai/alle discenti le competenze per poter ideare e progettare un dispositivo/prodotto biomedicale dal punto di vista funzionale e di poterne simulare il comportamento. In particolare si vuole dare evidenza ai metodi di progettazione e agli strumenti computer-based per guidare e supportare lo sviluppo di un prodotto. La formazione sulle tecnologie tradizionali ed avanzate di prototipazione virtuale (CAD 3D, knowledge-based systems, virtual reality, mixed reality, reverse engineering etc.) permetteranno ai/alle discenti di applicare i metodi di progettazione a casi pratici di progettazione o riprogettazione di componenti e prodotti

Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Questo corso a scelta consentirà di conoscere e applicare metodi per la progettazione di prodotti biomedicali e di utilizzare gli strumenti di base ed avanzati per costruire modelli virtuali di tali prodotti. Le competenze acquisite potranno trovare applicazione nella progettazione di soluzioni funzionali e tecniche in grado di rispondere a vari ambiti dell’ingegneria biomedica. In particolare, il/la discente alla fine del corso deve aver acquisito adeguate conoscenze delle metodologie di progettazione e degli strumenti a supporto di essa per: - Essere in grado di strutturare il progetto e le fasi di ideazione e progettazione di un sistema/prodotto biomedicale - Sapere come realizzare un modello virtuale di un prodotto/sistema biomedicale - Essere in grado di trattare modelli CAD 3D per le successive applicazioni di prototipazione e produzione - Essere in grado di effettuare simulazioni del comportamento del prodotto/sistema per analizzare le prestazioni e le funzionalità

Competenze trasversali.

L’esecuzione di un esercizio di risoluzione di un problema, che verrà svolto in gruppi, e che porterà alla stesura di un progetto, permetterà di maturare capacità di analisi e di sintesi, capacità di lavorare in gruppo, capacità di uso di strumenti software

Knowledge and Understanding.

The course aims to provide to the students the skills for ideating and designing a biomedical product from a functional point of view and to allow simulating the system behavior. In more detail, the objective is to give an overview of the product design methods and the related computer-based tools, which can be used to support the product development process. Training on traditional and innovative virtual prototyping technologies (i.e. 3D CAD, knowledge-based systems, virtual reality, mixed reality, reverse engineering etc.) will allow to the students to apply these methods on practical design (or redesign) test cases

Capacity to apply Knowledge and Understanding.

This free-choice course will allow students to learn and apply design methods to develop biomedical products and use basic and advanced software tools to realize virtual models of this kind of products.The acquired skills can be applied in the design of functional and technical solutions able to respond to different requirements of biomedical engineering field.In particular, the student at the end of the course must have acquired adequate knowledge of the product design methodologies and the related software tools in order to: - be able to structure the design process of a biomedical product/system; - know how to realize a virtual model/prototype of a biomedical product/system - be able to elaborate the 3D CAD models for managing the prototyping and fabrication phases - be able to perform product/system simulations in order to analyse performance and functionalities.

Transversal Skills.

The execution of a problem-solving exercise that will be done in groups, and that will lead to the realization of a project, will allow to acquire the ability for analysis and synthesis, ability for team working, ability to use software tools

PROGRAMMA PROGRAM

Presentazione di un metodo di progettazione sistematica per lo sviluppo di prodotti biomedicali e applicazione a un prodotto specifico. Metodi e strumenti per il Design for X e la progettazione integrata. Presentazione dei processi di Reverse Engineering e scansione 3D con relativi dispositivi e software. Applicazione nell’ambito della ricostruzione di anatomie umane. Presentazione e impiego di strumenti CAD 3D per la modellazione 3D di prodotti biomedicali (focus su protesi ortopediche e dispositivi ortodontici). Presentazione e uso di strumenti di simulazione numerica agli elementi finiti per lo studio di dispositivi biomedicali e loro interazione con l'anatomia umana (focus su protesi ortopediche e dispositivi ortodontici). Presentazione di Augmented Reality, Virtual Reality e Mixed Reality in ambito medico (focus su surgical planning e training). Presentazione e utilizzo di vari dispositivi. Processi manifatturieri (con focus su stampa 3D) e software per la produzione di protesi e dispositivi per interventi chirurgici (con focus su chirurgia maxillofacciale).

Presentation of a systematic design method for the development of biomedical products and its application to a specific product. Methods and tools for Design for X and integrated design. Presentation of reverse engineering and 3D scanning processes with related devices and software. Application in the field of human anatomy reconstruction. Presentation and use of 3D CAD tools for 3D modeling of biomedical products (focus on orthopedic prostheses and orthodontic devices). Presentation and use of finite element numerical simulation tools for the study of biomedical devices and their interaction with human anatomy (focus on orthopedic prostheses and orthodontic devices). Presentation of Augmented Reality, Virtual Reality, and Mixed Reality in the medical field (focus on surgical planning and training). Presentation and use of various devices. Manufacturing processes (with a focus on 3D printing) and software to produce prostheses and surgical devices (with a focus on maxillofacial surgery).

MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION

Modalità di valutazione dell'apprendimento.

Sviluppo di un progetto inerente l'ingegneria biomedica, da concordare con il docente. Il/la discente dovrà applicare sia i concetti teorici che gli strumenti illustrati durante il corso al fine di realizzare un progetto che deriva da un'esigenza specifica del settore biomedico. Per gli di studenti con disabilità/invalidità o disturbo specifico di apprendimento (DSA), che abbiano fatto debita richiesta di supporto per affrontare lo specifico esame di profitto all’Info Point Disabilità/DSA dell’Ateneo, le modalità di esame saranno adattate alla luce di quanto previsto dalle linee guida di Ateneo: https://www.univpm.it/Entra/Disabilita_e_DSA_Servizio_di_accoglienza

Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Valutazione delle competenze acquisite sugli argomenti trattati durante il corso. Il/la discente dovrà dimostrare padronanza degli argomenti affrontati durante il corso, nonché capacità di integrare strumenti software al fine di risolvere casi studio concreti e/o proporre nuovi prodotti/servizi in ambito biomedicale.

Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Padronanza nell'utilizzo degli strumenti software (Massimo: 7/30) Livello di dettaglio raggiunto durante l'esplorazione del problema (Massimo: 7/30) Qualità dei risultati (Massimo: 7/30) Chiarezza nella presentazione dei risultati (Massimo: 7/30) Domanda di teoria (Massimo: 2/30)

Criteri di attribuzione del voto finale.

Capacità di descrizione del progetto affrontato alla fine del corso secondo i seguenti criteri: padronanza degli argomenti relativi al progetto, padronanza nell'uso degli strumenti software, livello di dettaglio raggiunto, qualità dei risultati, chiarezza nel presentare i risultati

Learning Evaluation Methods.

Development of a project concerning biomedical engineering, to be agreed with the professor. The student will have to apply both the theoretical concepts and the tools illustrated during the course in order to realize a project that derives from a specific need in the biomedical sector. For students with disabilities/invalidity or specific learning disorder (DSA), who have duly requested support to take the specific exam at the University Disability/DSA Info Point, the exam methods will be adapted in light of the provisions of the University guidelines: https://www.univpm.it/Entra/Disabilita_e_DSA_Servizio_di_accoglienza/L/1

Learning Evaluation Criteria.

Evaluation of the skills acquired on the topics dealt with during the course. The student must demonstrate mastery of the topics addressed during the course, as well as the ability to integrate software tools in order to solve realcase studies and/or propose new products/services in the biomedical field.

Learning Measurement Criteria.

Mastery in using the software tools (Maximum: 7/30) Level of details during the problem exploration (Maximum: 7/30) Quality of the results (Maximum: 7/30) Clarity in presenting the results (Maximum: 7/30) Theory question (Maximum: 2/30)

Final Mark Allocation Criteria.

Ability to describe the project faced at the end of the course according to the following criteria: mastery of project related topics, mastery in using the software tools, level of details during the problem exploration, quality of the results, clarity in presenting the results

TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

Engineering Design A Systematic Approach Authors: Pahl, G.,Beitz, W.,Feldhusen, J.,Grote, K.-H., Springer 2007. ISBN: 9781846283185 Design of Biomedical Devices and Systems, Third Edition, Paul H. King, Richard C. Fries, Arthur T. Johnson. July 29, 2014 by CRC Press. ISBM: 978-1466569133 Advanced Manufacturing Technology for Medical Applications: Reverse Engineering, Software Conversion and Rapid Prototyping, Ian Gibson. ISBN: 9780470033982 https://learn.univpm.it

E-LEARNING E-LEARNING

Il corso d'insegnamento non è erogato in modalità e-learning.

The course is not delivered in e-learning mode.

Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2025-2026
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2025-2026

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Syllabus

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