Σύγχρονη ηλεκτρονική σχεδίαση και κατασκευή (Θεωρία)

Πληροφορίες Μαθήματος

Εξάμηνο Μαθήματος:
5
Μέρος Μαθήματος:
Θεωρία
Κωδικός Μέρους Μαθήματος:
244508
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίας:
2
Μονάδες ECTS Μαθήματος:
5
Διαθέσιμο σε σπουδαστές ERASMUS:
Όχι


Σκοπός Μαθήματος

    Το μάθημα εισάγει τους φοιτητές στα CAD, CAID, CAE, CAM εργαλεία και τους εφοδιάζει με τις απαραίτητες γνώσεις ώστε να ανοίξουν τους ορίζοντες της εξέλιξής τους ως μηχανικοί. Οι φοιτητές θα αποκτήσουν πρόσβαση στις θέσεις εργασίας της «ψηφιακής» εποχής μας, που αφορούν τον σχεδιασμό και την κατασκευή υπολογιστικών συστημάτων, βιομηχανικών προϊόντων, και εν γένει τις εφαρμογές της τρισδιάστατης μοντελοποίησης σε πληθώρα τομέων.

    Σκοπός του μαθήματος είναι η εγκόλπωση των απαραίτητων γνώσεων και η ανάπτυξη των αντίστοιχων δεξιοτήτων, επί του πεδίου σχεδίασης, επίλυσης και παραγωγής σύνθετων δομών και αντικειμένων, και η απεικόνισή τους σε όλα τα ενδιάμεσα στάδια, μέσω της σχεδίασης με χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή (Computer Aided Design).


Μαθησιακοί Στόχοι

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές/φοιτήτριες, θα είναι σε θέση :

  1. να κατανοούν μηχανολογικά & ηλεκτρονικά σχέδια και να διακρίνουν & εξηγούν σχηματικά διαγράμματα,
  2. να αναγνωρίζουν πρότυπα και να τηρούν κανόνες αποτύπωσης τεχνικών σχεδίων στον τομέα τους,
  3. να σχεδιάζουν δισδιάστατα και τρισδιάστατα μηχανολογικά σχέδια με απόλυτη ακρίβεια, εντός αντίστοιχου CAD προγράμματος, περιγράφοντας πλήρως ένα αντικείμενο ή συναρμολόγημα,
  4. να αντιλαμβάνονται και να υπολογίζουν όψεις και τομές αντικειμένων και να διακρίνουν και ανασυνθέτουν αντικείμενα από τις προβολές τους,
  5. να σχεδιάζουν σχηματικά κυκλώματα και τυπωμένες πλακέττες εκτιμώντας παραμέτρους κόστους και μεγέθους (floorspace), και να συνθέτουν bill of materials,
  6. να αναλύουν πλακέττες, ενεργοποιώντας εργαλεία ελέγχου τόσο ηλεκτρονικών όσο και σχεδιαστικών λεπτομερειών βασισμένα σε αντίστοιχους κανόνες,
  7. να συγκρίνουν, αξιολογούν και επιλέγουν βέλτιστες χωροθετήσεις εξαρτημάτων και σχηματισμούς διελεύσεων αγωγών,
  8. να χειρίζονται με ευχέρεια πληθώρα CAD εργαλείων,
  9. να εκτυπώνουν δισδιάστατα σχέδια, φιλμ πλακεττών, και
  10. 10. να παράγουν τρισδιάστατα αντικείμενα.     


Γενικές Ικανότητες

  • Αυτόνομη & Ομαδική Εργασία
  • Αναζήτηση και σύνθεση δεδομένων
  • Aνάλυση δεδομένων
  • Λήψη αποφάσεων
  • Σχεδιασμός και διαχείριση έργου
  • Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης


Περιγραφή Μαθήματος

Α' Μέρος : Μηχανολογικό Σχέδιο (CAD computer aided design)

  • Μηχανολογικό σχέδιο, κανόνες σχεδίασης
  • Πρότυπα σχεδίασης, Ευρωπαϊκό & Αμερικανικό
  • Σχεδιασμός όψεων αντικειμένου, προβολές, αναπτύγματα 6 εδρών,
  • Συμμετρία, άξονες συμμετρίας, κανόνες,
  • Διαστασιολόγηση, κανόνες και εργαλεία σχεδιασμού.
  • θεωρία και κανόνες σχεδιασμού Τομών, αξόνων, βελών παρατήρησης, διαγραμμίσεων, εμφάνισης υλικού,
  • Εκτύπωση δισδιάστατης απεικόνισης, μεθοδολογία, έλεγχος παραμέτρων εκτύπωσης.

          Β' Μέρος : Τρισδιάστατη Μοντελοποίηση (CAD-CAID computer aided industrial design)

  • Τρισδιάστατο σχέδιο υπαρκτού αντικειμένου.
  • Δημιουργία απλών τρισδιάστατων δομών.
  • Μεθοδολογία σύνθεσης με πράξεις boolean επί στερεών σωμάτων.
  • Μεθοδολογία σύνθεσης με μίμηση εργαλειομηχανών τύπου τόρνου (περιστροφικά μοντέλα)
  • Μεθοδολογία σύνθεσης με μίμηση εργαλειομηχανών τύπου φρέζας (επίπεδα μοντέλα)
  • Μεθοδολογία επεξεργασίας επιφανειών.
  • Συναρμολογήματα πολλαπλών αντικειμένων.
  • Σχέσεις συνδεσμολογίας συναρμογών.
  • Σχεδιασμός μηχανισμών και διαχείριση κινήσεων.
  • Γεωμετρικά μοντέλα τρισδιάστατης απεικόνισης. Ακμών, Συμβολικό, Επιφανειακό, Φωτορεαλιστικό

          Γ' Μέρος : Ηλεκτρονικό Σχέδιο (CAE computer aided engineering)

  • Ηλεκτρονικό σχηματικό σχέδιο.
  • Ηλεκτρονικό σχέδιο τυπωμένου κυκλώματος.
  • Πολλαπλά επίπεδα και όψεις τοποθέτησης εξαρτημάτων.
  • Τεχνολογία εξαρτημάτων οπής (through hole) και τεχνολογία επιφανειακής στήριξης (smt).
  • Στοιχεία ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Αναγνώριση εξαρτημάτων.
  • Επιλογή χαρακτηριστικών και συσκευασιών, σύμφωνα με την ισχύ.
  • Επιλογή συσκευασιών και τοποθέτησης στο τυπωμένο οριζόντια ή κατακόρυφα (lay vertically /horizontally),
  • Επιλογή αποστάσεων οπών ακροδεκτών αντιστάσεων (enhanced spacing)
  • Ιδιότητες εξαρτημάτων, περιστροφές, μετακινήσεις ανάθεση αξιών, πάχη αγωγών, χαρακτηρισμός επιπέδων.
  • Χειροκίνητη τοποθέτηση αγωγών και autorouting, κανόνες αυτόματης σχεδίασης.
  • Λογικές και φυσικές συνδέσεις, βραχυκυκλώματα, οπές διέλευσης επιπέδων, τεχνικές rip-up.
  • Ηλεκτρονικά και σχεδιαστικά εργαλεία ελέγχου του σχεδίου (ERC / DRC)
  • Δημιουργία πολλαπλών επιπέδων φιλμοποίησης και μασκών.
  • Εξαγωγή αρχείων gerber και drill files.
  • Δημιουργία τρισδιάστατου μοντέλου πλακέττας και εξαρτημάτων για μελέτη διαστάσεων και συναρμογών στο χώρο.

           Δ' Μέρος : Τρισδιάστατη Εκτύπωση (CAM computer aided manufacturing)

  • Τεχνικές γνώσεις εκτύπωσης τρισδιάστατων αντικειμένων.
  • Παρουσίαση τρόπων χειρισμού τρισδιάστατου μοντέλου ώστε να οδηγηθεί σε rapid prototyping με την τεχνολογία της τρισδιάσταστης εκτύπωσης.
  • Παρουσίαση βασικών ιδιοτήτων υλικών εκτύπωσης, χαρακτηριστικών και δυνατοτήτων τους.
  • Χημικές/φυσικές ιδιότητες.
  • Επιλογές ταχύτητας, θερμοκρασίας, επιπέδου τομής.
  • Επιλογές τοποθέτησης στο χώρο εκτύπωσης.
  • Διαχείριση πλήθους και πάχους τομών, στρώσεων.
  • Διαχείριση πάχους τοιχωμάτων, ενίσχυση λεπτομερειών.
  • Εξοικονόμηση υλικού, δημιουργία διακένων, δημιουργία αντηρίδων στήριξης.
  • Το μέλλον της κατασκευής.

Αξιολόγηση Σπουδαστών

Το σύνολο της βαθμολογίας (100%) προκύπτει από :

Α. Γραπτές εξετάσεις θεωρίας (50%) που περιλαμβάνουν:

      α. Μία πρόοδο κατά τη διάρκεια του εξαμήνου επάνω στο μηχανολογικό σχέδιο αντικειμένων : (πρότυπα σχεδίασης, προβολές αντικειμένου, τομές, υλικά, πάχη γραμμών, διαστασιολογήσεις) (25%) και

       β. Μία τελική εξέταση επάνω στο ηλεκτρονικό σχέδιο τυπωμένων κυκλωμάτων : (δημιουργία σχηματικού, βιβλιοθήκες εξαρτημάτων, κανόνες σχεδίασης τυπωμένων, ελάχιστες αποστάσεις, πάχη αγωγών, τροφοδοσίες, βύσματα διασύνδεσης) (25%)

     Ή μία τελική εξέταση με το σύνολο της ώς άνω περιγραφείσας  ύλης. Μέρος της γραπτής εξέτασης θα απαρτίζεται από δοκιμασία πολλαπλής επιλογής και ερωτήσεις σύντομης απάντησης.

Β. Ενεργό συμμετοχή στην τάξη κατά τη διάρκεια της διδιασκαλίας της θεωρίας (10%)


Βιβλιογραφία

  • Ν. ΜΠΙΛΑΛΗΣ, Μ. ΜΑΡΑΒΕΛΑΚΗΣ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ CAD/CAM & ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ, 2014. ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΙΤΙΚΗ