PhD in DESIGN, MANUFACTURING AND OPERATIONS ENGINEERING

Primo anno

Attività
Elenco dei corsi/attività 

corso/attività	ore
Interactive visualization of scientific data and real-time simulations Il modulo di “Interactive visualization of scientific data and real-time simulations” mira a fornire le competenze per la definizione e implementazione di ambienti immersivi per la visualizzazione, revisione e interrogazione di modelli tridimensionali e di grafici ed elaborazioni scientifiche. Tali ambienti possono essere la base per applicazioni di realtà virtuale e/o aumentata e per supportare ambienti collaborativi di progettazione, di definizione e revisionedi prototipi virtuali, digital twins e modelli ad ordine ridotto. Si affronteranno anche aspetti di interattività naturale e feedback tattile a supporto dell’immersività e realismo della visualizzazione. Verranno anche introdotte le modalità di costruzione e risoluzione di simulazioni ingegneristiche in tempo reale, con particolare riferimento alle analisi strutturali e cinematiche The module “Interactive Visualization of Scientific Data and Real-Time Simulations” aims to provide the skills necessary for the design and implementation of immersive environments for the visualization, review, and querying of three-dimensional models as well as scientific graphs and computations. Such environments can serve as a foundation for virtual and/or augmented reality applications and to support collaborative design settings, including the definition and review of virtual prototypes, digital twins, and reduced-order models. The course will also cover aspects of natural interactivity and haptic feedback to enhance immersion and visualization realism. Additionally, methods for constructing and solving real-time engineering simulations will be introduced, with a particular focus on structural and kinematic analyses. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: SI Lingua: ITALIANO Modalità: entrambi i casi	4
Numerical linear algebra algorithms for engineering computations Il corso ha lo scopo di presentare alcuni algoritmi numerici dell’algebra lineare. In particolare, l’attenzione verrà rivolta a quelli più noti relativi alle fattorizzazioni delle matrici: LU, QR, SVD ed alle loro applicazioni negli algoritmi di ottimizzazione basati sul criterio dei minimi quadrati. Il corso offrirà una panoramica ed esempi di impiego di software. The course aims to introduce selected numerical algorithms in linear algebra. In particular, focus will be given to the most well-known matrix factorisations: LU, QR, and SVD, as well as their applications in optimisation algorithms based on the least-squares criterion. The course will also provide an overview and examples of software applications. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: SI Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	4
Sustainable Cementitious Materials Impatto ambientale materiali cementizi, durabilità, strategie per la sostenibilità ambientale, applicazioni. Environmental impact of cementitious materials, durability, strategies for environmental sustainability, and applications Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: entrambi i casi	3
Materials for Additive Manufacturing (3D Printing) Selezione dei materiali in base al processo di stampa 3D, influenza della reologia, influenza dei parametri di stampa sulle proprietà chimiche, fisiche e meccaniche degli stampati 3D,applicazioni ingegneristiche. Selection of materials based on the 3D printing process, influence of rheology, effects of printing parameters on the chemical, physical, and mechanical properties of 3D-printed components, and engineering applications. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	3
Optimization in CAE, from zero-order methods to evolutionary methods Metodi di ottimizzazione zero gradient con superfici di risposta, gradient descent adjoint topologico, algoritmi genetici. Software integrati e integrabili nel software CAE. Esempi di ottimizzazione con calcoli CAE (FEM/CFD/FSI/EM) con parametrizzazione della geometria, mesh, materiali, condizioni al contorno. Zero-gradient optimization methods with response surfaces, adjoint-based topological gradient descent, and genetic algorithms. Integrated and CAE-compatible software. Examples of optimisation using CAE computations (FEM/CFD/FSI/EM) with parametrisation of geometry, mesh, materials, and boundary conditions. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: SI Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	4
High fidelity CAE simulations for real time Digital Twin Panoramica sui Digital Twin nel settore aeronautico: una sfida multisettoriale e multidisciplinare. Metodi di ottimizzazione multi-fisica basati sul CAE highfidelity e il mesh morphing. Esempi applicativi dai progetti europei RBF4AERO, RIBES, Fortissimo e l'evento Flexible Engineering Toward Green Aircraft -CAE Tools for Sustainable Mobility. Overview of Digital Twins in the Aeronautical Sector: A Multi-Sectoral and Multidisciplinary Challenge. Multi-physics optimisation methods based on high-fidelity CAE and mesh morphing. Application examples from the European projects RBF4AERO, RIBES, Fortissimo, and the event Flexible Engineering Toward Green Aircraft – CAE Tools for Sustainable Mobility. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: SI Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	4
Advanced Simulation Techniques for Mechanical Joints Metodologie e simulazione ad elementi finiti di giunzioni spot, rivettate, bullonate, saldate e incollate. Utilizzo della modellazione 3D solida e tecniche innovative basate su modelli teorici di giunzione. Metodologie progettuali. Metodi di simulazione del processo di saldatura per la valutazione del campotermico e dello stato tensionale residuo: confronto tra modellazione in pieno dettaglio ed approccio semplificato. Methodologies and Finite Element Simulation of Spot Joints, Riveted Joints, Bolted Joints, Welded Joints, and Adhesively Bonded Joints. Use of 3D solid modelling and innovative techniques based on theoretical joint models. Design methodologies. Simulation methods for the welding process to evaluate the thermal field and residual stress state: comparison between full-detail modelling and simplified approaches. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: SI Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	2
Industry 4.0: Enabling Technologies in the Manufacturing Sector Il corso ha come obiettivo l’introduzione delle Tecnologie Abilitanti, introdotte dall’Industria 4.0. Sono tecnologie che aumentano il valore della catena del sistema produttivo e hanno la capacità di innovare i processi, i prodotti e i servizi in tutti i settori industriali. Si tratta dell’utilizzo dell’intelligenza artificiale applicata al controllo dei materiali e dei processi, al fine di creare un collegamento tra la realtà fisica e quella virtuale. In particolare, saranno analizzati dei casi di studio che riguardano l’implementazione di reti neurali artificiali per la caratterizzazione dei materiali metallici, ai fini dell’ottimizzazione dei parametri dei processi. The course aims to introduce Enabling Technologies as promoted by Industry 4.0. These technologies enhance the value of the production system chain and have the potential to innovate processes, products, and services across all industrial sectors. The focus is on the application of artificial intelligence to the control of materials and processes, creating a connection between the physical and virtual worlds. In particular, case studies will be analysed concerning the implementation of artificial neural networks for the characterisation of metallic materials, with the goal of optimising process parameters. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	2
Industrial Applications of Artificial Intelligence for Production Process Analysis Obiettivo del corso è illustrare l’applicazione dei paradigmi dell’Industria 4.0 in relazione a dei casi di studio nell’ambito dell’industria manufatturiera. Nello specifico, si andranno ad osservare le potenzialità dell’Intelligenza Artificiale per la gestione dei processi, al fine di ottimizzare risorse e/o prestazioni e ridurre gli scarti. A tal proposito, si analizzerà l’implementazione e l’addestramento di reti neurali artificiali alla gestione di alcuni processi industriali esistenti, con l’obiettivo di ottimizzare i parametri del processo e incrementare le prestazioni produttive. The course aims to illustrate the application of Industry 4.0 paradigms through case studies in the manufacturing sector. In particular, it will examine the potential of Artificial Intelligence for process management, aiming to optimise resources and/or performance and reduce waste. In this context, the implementation and training of artificial neural networks for the management of selected industrial processes will be analysed, with the aim of optimising process parameters and enhancing production performance. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: entrambi i casi	2
Digital Transformation in Industrial Production: Strategies, Application Areas, Case Studies, and Research Insights – Part I & Part II Il corso introdurrà il tema della digitalizzazione dei sistemi di produzione industriali. Verranno quindi affrontati aspetti strategici, perché introdurre la trasformazione e come governarla. Saranno passate in rassegna le diverse tecnologie utilizzabili in campo industriale (IOT, AR/VR, stampa 3D, intelligenza artificiale, Digital twin) e le diverse applicazioni per la produzione, la manutenzione, la qualità e il controllo dei consumi energetici. Verranno descritti nel dettaglio esempi di progetti reali e forniti spunti per la ricerche future. The course will introduce the topic of digitalization in industrial production systems. Strategic aspects will be addressed, including why to implement digital transformation and how to manage it effectively. Various technologies applicable in the industrial field—such as IoT, AR/VR, 3D printing, Artificial Intelligence, and Digital Twins—will be reviewed, along with their applications in production, maintenance, quality control, and energy consumption management. Detailed examples of real projects will be presented, and insights for future research will be provided. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: SI Lingua: ITALIANO Modalità: entrambi i casi	4
Mechanical system reliability calculation and improvement After a brief review of the reliability block diagram method for calculating the reliability of a system, the course will discuss the ways in which the reliability of mechanical systems can be calculated by considering them as statically determined or over-determined. It also shows some basic techniques (ARINC and AGREE) for allocating the reliability of components in a system. Finally, the problem of selecting the best component to increase system reliability will be addressed. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: entrambi i casi	2

Secondo anno

Attività
  Elenco dei corsi/attività 

corso/attività	ore
Fundamentals of Flexible Multibody Systems Il modulo di “Fundamentals of Flexible Multibody Systems” intende fornire i concetti di base per la formulazione ed integrazione delle equazioni della dinamica di sistemi multibody flessibili. Nella prima parte verranno forniti gli aspetti chiave dei diversi metodi utilizzati per descrivere i sistemi flessibili. Successivamente, verranno descritte le basi teoriche del Floating Frame of Reference Formulation (FFRF). L’obiettivo principale sarà quello di formulare le equazioni differenziali algebriche della dinamica per sistemi flessibili vincolati. Successivamente, verranno mostrati alcuni degli schemi di integrazione più usati, come i metodi impliciti di Newmark, HHT o il Generalized-alpha method. Infine, si procederà con la descrizione degli aspetti computazionali del metodo FFRF e verranno mostrati alcuni casi studio su sistemi piani e spaziali. The course “Fundamentals of Flexible Multibody Systems” is designed to provide the basic concepts for the formulation and integration of the dynamics equations of flexible multibody systems. In the first part, the key aspects of the various methods used to describe flexible systems will be presented. Subsequently, the theoretical foundations of the Floating Frame of Reference Formulation (FFRF) will be introduced. The main objective is to formulate the differential-algebraic equations of motion for constrained flexible systems. Following this, some of the most commonly used integration schemes, such as the implicit Newmark, HHT, and Generalized-alpha methods, will be presented. Finally, the computational aspects of the FFRF method will be described, and case studies on planar and spatial systems will be illustrated. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: SI Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	8
Phase Change Materials (PCM) Classificazione, caratterizzazione chimico-fisica e termica, sistemi di contenimento dei PCM (macro e micro-incapsulamento, incorporazione in matrici porose),applicazioni Classification, chemical-physical and thermal characterization, PCM containment systems (macro- and micro-encapsulation, incorporation into porous matrices), and applications Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	3
Multifunctional materials for sustainability. Multifunctional materials for sustainability. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	3
Additive Manufacturing in Industry 4.0 Le nuove opportunità offerte dai moderni sistemi di Additive Manufacturing hanno portato a un notevole sviluppo e alla diffusione delle tecniche additive nel panorama mondiale. La conoscenza delle tecnologie più diffuse, dei materiali maggiormente utilizzati è di fondamentale importanza nel panorama della formazione. Nel corso verranno affrontate le principali problematiche delle tecniche additive, la loro classificazione e verranno introdotti i concetti del “Design for Additive Manufacturing” e del “Think green”. Infine verrà illustrato un caso studio: la problematica della rugosità superficiale dei sistemi a letto di polvere, le tecnologie innovative per la finitura dei componenti stampati. The new opportunities offered by modern Additive Manufacturing systems have led to significant development and dissemination of additive techniques worldwide. Knowledge of the most common technologies and the most widely used materials is of fundamental importance in the training landscape. The course will address the main issues of additive techniques, their classification, and will introduce the concepts of ‘Design for Additive Manufacturing’ and ‘Think Green.’ Finally, a case study will be presented: the issue of surface roughness in powder-bed systems and innovative technologies for finishing printed components Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	2
Polymeric materials in additive manufacturing processing Il corso teorico-pratico fornirà una panoramica sui principi di funzionamento delle principali tecniche di stampa 3D dei polimeri: SLA per la lavorazione materiali termoindurenti ed FDM per lavorazione materiali termoplastici, correlandole con lo studio dei diversi processi chimico-fisici coinvolti. Il corso illustrerà il significato dei parametri di processo e darà una panoramica sull’utilizzo dei software per la preparazione del modello di stampa. Saranno affrontati in laboratorio specifici “case study” di applicazioni nel settore medicale e nel settore manifatturiero. The theoretical-practical course will provide an overview of the operating principles of the main 3D printing techniques for polymers: SLA for thermosetting materials and FDM for thermoplastic materials, linking them to the study of the various chemical-physical processes involved. The course will explain the meaning of process parameters and give an overview of the use of software for preparing the print model. Specific laboratory case studies of applications in the medical and manufacturing sectors will be addressed. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	2
Numerical methods for the prediction and integration of energy production from renewable sources in industrial plants Contesto di riferimento. Disponibilità di risorse solari, eoliche ecc. Cenni sulla conversione fotovoltaica. Algoritmi di tipo semi empirico e stocastico per la previsione e stima di produzione di energia da fonti rinnovabili (principalmente solare e eolico) per il fabbisogno degli impianti industriali e della rete. Context. Availability of solar, wind, and other resources. Introduction to photovoltaic conversion. Semi-empirical and stochastic algorithms for the prediction and estimation of energy production from renewable sources (mainly solar and wind) for the needs of industrial plants and the grid Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	4
Numerical methods applied to the thermo‑fluid dynamic simulation of energy systems. Part I. Il corso che si propone quale attività formativa del presente Dottorato, tratterà i seguenti argomenti: Utilizzo, gestione e l’applicazione di progetti basati sulla fluidodinamica computazionale (CFD), con particolare riguardo ad argomenti riguardanti le macchine e i sistemi energetici. The course, proposed as a training activity of this PhD program, will cover the following topics: the use, management, and application of projects based on computational fluid dynamics (CFD), with particular focus on topics related to machines and energy systems Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	4
Advanced Simulation Techniques for Mechanical Joints  II Metodologie e simulazione ad elementi finiti di giunzioni spot, rivettate, bullonate e incollate in presenza di materiali compositi. Utilizzo della modellazione 3D solida e tecniche innovative basate su modelli teorici di giunzione. Metodologie progettuali. Metodi di simulazione avanzata: confronto tra modellazione in pieno dettaglio ed approccio semplificato. Methodologies and Finite Element Simulation of Spot, Riveted, Bolted, and Adhesively Bonded Joints in the Presence of Composite Materials. Use of 3D solid modeling and innovative techniques based on theoretical joint models. Design methodologies. Advanced simulation methods: comparison between full-detail modeling and simplified approaches. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: entrambi i casi	2

Terzo anno

Attività
Elenco dei corsi/attività 

corso/attività	ore
Materials for high-temperature applications Classificazione e definizioni, condizioni termiche e ambientali, formazione della scaglia, epitassia, metal dusting, applicazioni pratiche. Classification and definitions, thermal and environmental conditions, scale formation, epitaxy, metal dusting, practical applications. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	3
Climate change and materials for the conservation of cultural heritage Climate change and materials for the conservation of cultural heritage Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: entrambi i casi	3
Advanced machining: Laser systems Nel panorama degli investimenti riconducibili all’ambito dei paradigmi dell’Industria 4.0, i sistemi laser svolgono un ruolo fondamentale. Questi consentono la realizzazione di operazioni fondamentali, quali taglio, foratura, marcatura, saldatura, in diversi settori industriali, offrendo un altissimo grado di automazione. Nel corso verranno illustrate le principali sorgenti laser, la loro classificazione e le soluzioni industriali per le operazioni di taglio, marcatura e fresatura. Verranno inoltre presentati caso studio su operazioni di taglio dei materiali polimerici fibrorinforzati, su microforatura nel settore aeronautico e su tecniche per la realizzazione di strutture ibride metallo-polimero. In the landscape of investments within the paradigms of Industry 4.0, laser systems play a fundamental role. They enable the execution of key operations such as cutting, drilling, marking, and welding across various industrial sectors, offering a very high degree of automation. The course will present the main laser sources, their classification, and industrial solutions for cutting, marking, and milling operations. Case studies will also be presented on cutting of fibre-reinforced polymer materials, micro-drilling in the aerospace sector, and techniques for creating hybrid metal-polymer structures Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	2
Metodi numerici applicati alla simulazione termofluidodinamica dei sistemi energetici. Parte II Il corso che si propone quale attività formativa del presente Dottorato, tratterà i seguenti argomenti: Utilizzo,gestione e l’applicazione di progetti basati sulla fluidodinamica computazionale (CFD), con particolare riguardo ad argomenti riguardanti le macchine e i sistemi energetici. Tipologia: scuole di formazione dedicate Tipo corso: nazionale Macrosettore: open science Area: scientifica Elevata formazione: SI Verifica finale: NO Lingua: ITALIANO Modalità: riconducibile al progetto formativo del Dottorando	4