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Design e analisi di forme 3D per la Fabbricazione Digitale

Project Details

  • Scope: Regional
  • Topic item:
  • Funding Source: POR Liguria 2014-2020 - FSE
  • Starting Year: 2020
  • End Year: 2022
  • Principal investigator: Marco Attene

Project Summary

Analisi e sintesi di forme geometriche per la fabbricazione digitale di oggetti complessi

Il rapido sviluppo delle moderne tecnologie manifatturiere, e in particolare della manifattura additiva (stampa 3D), ha portato ad una sempre più pressante richiesta di strumenti che supportino il designer nella creazione di oggetti. Le tradizionali tecnologie sottrattive, come ad esempio la fresatura e la tornitura, ma anche la produzione di massa tramite stampi a iniezione, hanno da sempre imposto limiti significativi alla potenzialità espressiva e creativa del designer. Nonostante i software CAD (Computer-Aided Design) permettano di creare modelli 3D anche molto complessi, infatti, non tutti i modelli possono essere fabbricati con una data tecnologia.
Con lo sviluppo della stampa 3D questi limiti si sono sensibilmente ridotti, e ad oggi siamo in una situazione in cui disponiamo di tecnologie di stampa che possono produrre forme con una complessità molto superiore rispetto al passato. Tuttavia ciò pone un altro problema poiché, se da un lato la manifattura additiva permette di realizzare geometrie complesse, dall’altro gli attuali strumenti per la creazione della geometria al computer non sono in grado di supportare l’operatore nell’esprimere una tale complessità. E’ pertanto necessario sviluppare strumenti di supporto al design che permettano sia una maggiore espressione del potenziale creativo che un pieno sfruttamento delle moderne tecnologie di stampa.
Lo scopo della ricerca è quindi definire nuovi metodi di supporto al design di oggetti tridimensionali destinati alla fabbricazione, con particolare riferimento alla stampa 3D e alla produzione di oggetti formati da più parti. L'obiettivo è combinare diversi aspetti della progettazione che talvolta hanno requisiti contraddittori, ossia aspetti ingegneristici, stilistici e requisiti imposti dalla tecnologia manifatturiera che si intende utilizzare. L'approccio che intendiamo adottare è articolato in due linee di attività interdipendenti: una più teorica, in cui studieremo metodi matematici e computazionali per la sintesi automatica di forme 3D, e una più applicativa, in cui sperimenteremo diverse tecnologie di fabbricazione sulle quali verificheremo il comportamento dei metodi sviluppati. Diversamente da quanto avviene nei tradizionali approcci alla progettazione, in cui diversi operatori (es. il designer, il tecnico CAD, il tecnico CAM, …) effettuano cicli di revisione del modello 3D, in questa ricerca intendiamo sviluppare algoritmi per sintetizzare forme 3D ottimali che soddisfino tutti i requisiti posti a priori, indipendentemente dalla loro natura. Qualora i requisiti fossero contraddittori, il sistema dovrà calcolare il compromesso migliore e segnalare all’utente quali requisiti è stato necessario disattendere. Studieremo inoltre le implicazioni della riproduzione di queste forme nel mondo fisico, siano esse riprodotte in modo “statico”, ossia stampate tramite le normali tecnologie di stampa 3D, oppure in modo “dinamico”, ossia realizzate tramite strumenti innovativi che possono ripetutamente modificare la propria forma e assumere quella desiderata. L’utilizzo di un tale strumento dinamico come “stampo” permetterà di creare oggetti di grandi dimensioni con un approccio “per parti”. Pertanto, particolare attenzione sarà dedicata allo studio di “assemblati”, ossia di oggetti formati da più parti che devono essere fabbricate separatamente ed assemblate in un secondo momento.
L’assegno di ricerca è rinnovabile per l’intera durata del progetto, ossia per due anni, durante i quali all’assegnista saranno assegnati i seguenti compiti:

  • Studio dello stato dell’arte relativo alle moderne tecniche di analisi e sintesi di forme 3D per la fabbricazione digitale - produzione di un rapporto sullo stato dell’arte;
  • Studio e sviluppo di algoritmi innovativi per il partizionamento di oggetti 3D;
  • studio di tecniche innovative per la sintesi automatica di forme 3D;
  • pubblicazione di software prototipali basati sugli algoritmi sviluppati e sperimentazione sui casi di studio individuati durante il progetto.

L’assegno di ricerca verrà coordinato e monitorato da un responsabile scientifico e da un tutor aziendale. Il responsabile scientifico sarà il Dott. Marco Attene, ricercatore appartenente ai ruoli del CNR-IMATI, mentre il tutor aziendale sarà l’Ing. Stefano Ellero, project manager presso Stamtech Srl.
Link utili:
CNR-IMATI: http://www.imati.cnr.it
STAMTECH SRL: http://www.stamtech.com/