- Docente: Lorella Ceschini
- Crediti formativi: 3
- SSD: ING-IND/21
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Ingegneria meccanica (cod. 5724)
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dal 16/09/2024 al 30/10/2024
Conoscenze e abilità da conseguire
Lo Studente acquisisce le competenze di base sui principali materiali metallici utilizzati per applicazioni biomediche con particolare riferimento a dispositivi e protesi impiantabili nel corpo umano. Lo studio di processi e trattamenti atti a migliorare specifiche proprietà massive e superficiali dei dispositivi biomedici, l’analisi dei possibili meccanismi di danneggiamento, nonché dei metodi per analizzarli e contrastarli, consentiranno allo Studente di effettuare la corretta scelta del biomateriale metallico in funzione delle condizioni di esercizio.
Contenuti
L’allievo che accede a questo insegnamento conosce e sa utilizzare le conoscenze di base acquisite nell’esame di Metallurgia T. Le lezioni saranno tenute in italiano. È quindi necessaria la comprensione della lingua italiana per seguire con profitto il corso e poter utilizzare il materiale didattico fornito.
Introduzione al modulo “Biomateriali metallici”. Descrizione del programma, del materiale didattico e della modalità di valutazione. Sintesi delle caratteristiche specifiche dei biomateriali metallici rispetto alle altre classi di biomateriali (polimerici e ceramici): classi di biometalli e settori di applicazione.
Richiami alle conoscenze di base di metallurgia: Correlazione struttura-proprietà-processo. Leghe metalliche e diagrammi di stato. Microstruttura e Struttura cristallina. Difetti reticolari e teoria della deformazione plastica. Meccanismi di rinforzo dei metalli.
Processi produttivi dei biomateriali metallici (fonderia, deformazione plastica, metallurgia delle polveri, additive manufacturing) ed effetti su microstruttura e proprietà meccaniche.
Fatica dei biomateriali: Interpretazione della fatica alla luce della scienza dei metalli. Principali prove di fatica. Fattori metallurgici e meccanici di influenza sulla resistenza a fatica. Ottimizzazione di processi produttivi e trattamenti per il controllo della resistenza a fatica. Cenni alla meccanica della frattura lineare elastica: fattore di intensificazione degli sforzi e tenacità a frattura.
Tribologia dei biomateriali: Fenomenologia dell'attrito e dell'usura, e metodologia di controllo. Principali processi di usura e relativi meccanismi. Biosistemi tribologici.
Gli acciai inossidabili e le loro applicazioni biomedicali. Composizione chimica, designazione, principali proprietà fisiche e meccaniche, trattamenti termici e cenni a possibili modificazioni superficiali, esempi di applicazione.
Le leghe di titanio e le loro applicazioni biomedicali. Composizione chimica, designazione, principali properietà fisiche e meccaniche, trattamenti termici e cenni a possibili modificazioni superficiali, esempi di applicazione.
Le leghe CoCr e le loro applicazioni biomedicali. Composizione chimica, designazione, principali properietà fisiche e meccaniche, trattamenti termici, esempi di applicazione.
Le leghe a memoria di forma e le loro applicazioni biomedicali. Composizione chimica, principali properietà fisiche e meccaniche, esempi di applicazione.
Cenni alle metodologie di failure analysis: metallografia e frattografia.
Un video di presentazione dell’insegnamento è disponibile attraverso il Link ad altre eventuali informazioni, a fondo pagina.
Testi/Bibliografia
Materiale necessario al superamento della prova d'esame:
- Appunti presi a lezione
- Materiale in formato elettronico fornito dalla docente (tutte le slide proiettate a lezione sono messe a disposizione degli studenti su Virtuale, in formato pdf protetto da password).
Per ciascun argomento trattato, le slide riportano alla fine una bibliografia specifica reperibile online o nelle biblioteche UNIBO.
Metodi didattici
Lezioni frontali in aula e/o online (a seconda dei protocolli di protezione sanitaria in atto).
Vengono inoltre proposti:
- Visite in laboratorio facoltative per illustrare le principali attrezzature e i metodi per la caratterizzazione microstrutturale e meccanica dei metalli.
- Seminari facoltativi tenuti da ricercatori o personale proveniente dalle aziende, su temi specifici connessi agli argomenti trattati nel corso
E’ fortemente consigliata la frequenza, perché a lezione verranno più volte ribaditi i concetti ritenuti fondamentali e su cui verteranno le domande d’esame.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un esame finale orale, della durata di circa 40 minuti, comprendente 2 domande atte a verificare la padronanza dei concetti di base delle tematiche oggetto dell’insegnamento.
L’esame mira, in particolare, a verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:
1. Conoscenza delle principali proprietà dei biomateriali metallici strutturali di maggiore impiego.
2. Conoscenza dei principali strumenti e metodi per la caratterizzazione microstrutturale e meccanica dei biomateriali metallici.
3. Capacità di effettuare la corretta scelta del biomateriale metallico, del processo produttivo e del trattamento più idonei a soddisfare specifiche funzioni in esercizio.
La valutazione, espressa in trentesimi, sarà tanto più alta quanto più lo studente è:
- autonomo nell’argomentare le risposte ai due quesiti;
- esaustivo nell’esporre le argomentazioni.
La votazione che verrà verbalizzata sarà data dalla media aritmetica delle singole votazioni che lo studente avrà ottenuto nei due moduli di questo insegnamento. Se il risultato della media presenta il numero decimale 0.5 la votazione sarà arrotondata all’intero superiore. Per ottenere come valutazione finale “30 e lode” lo studente dovrà rientrare in uno dei due seguenti casi:
- avere ottenuto “30 e lode” in entrambi i moduli
- avere ottenuto “30 e lode” in un modulo e 30 nell’altro.
Strumenti a supporto della didattica
Le lezioni si avvalgono dell’uso di PC/Tablet/videopropiettore per la presentazione di slide (rese disponibili sulla piattaforma VIRTUALE).
Eventuali strumenti per studenti con disabilità possono essere concordati con il Servizio Studenti con DSA.
Sono proposte visite facoltative al laboratorio didattico (strumenti e metodi per la caratterizzazione microstrutturale e meccanica, e per la failure analysis dei metalli).
La frequenza è consigliata per un migliore apprendimento dei concetti fondamentali.
Link ad altre eventuali informazioni
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Lorella Ceschini
SDGs
L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.