Modellazione CAD e studio di motorizzazione dell'aliante SG-38

Modellazione al CAD di un aliante sviluppato in Germania nei primi decenni dello scorso secolo e studio preliminare di fattibilità della motorizzazione del velivolo.

Un applicativo Web con tecnologia single-page AJAX, servizi REST e grafica X3D, per la configurazione di modelli CAD tridimensionali

In questa tesi è stato realizzato un sistema web-based, per la configurazione di modelli meccanici tridimensionali. L’intero software è basato su architettura multi-tier. Il back-end espone servizi RESTful che permettono l’interrogazione di una base di dati contenente l’anagrafica dei modelli e l’interazione con il CAD 3D SolidWorks. Il front-end è rappresentato da due pagine HTML ideate come SPA (Single Page Application), una per l’amministratore e l’altra per l’utente finale; esse sono responsabili delle chiamate asincrone verso i servizi, dell’aggiornamento automatico dell’interfaccia e dell’interazione con immagini tridimensionali.

Ricostruzione mandibolare con tecnologia CAD-CAM

L’obbiettivo di una ricostruzione micro vascolare di mandibola è quello di assicurare al paziente il miglior risultato estetico e funzionale auspicabile. Ciò può essere conseguito utilizzando il lembo microvascolare di perone/cresta iliaca e una placca ricostruttiva in titanio che funga da guida nella fase di modellamento del lembo per ricreare un contorno parabolico il più possibile simile al profilo mandibolare originario del paziente. Il modellamento manuale ed artigianale intraoperatorio di una placca ricostruttiva è operatore dipendente ed anche in mani molto abili o ricorrendo a modelli anatomici stereolitografici non sempre risulta preciso quanto voluto e spesso non porta ai risultati postoperatori attesi e desiderati. Obbiettivo del nostro studio è stato pertanto, sfruttando le moderne tecnologie CAD-CAM, la produzione di placche ricostruttive “custom -made” progettate direttamente al computer ricreanti il profilo osseo originale del paziente.

Progetto concettuale, ottimizzazione e modellazione CAD di motore Stirling per applicazioni aerospaziali

Nei decenni passati sono stati svolti numerosi studi su sistemi di generazione di potenza elettrica da applicare al settore spaziale, in particolar modo a satelliti e sonde. Ne sono un esempio le analisi riportate dalla Nasa oppure quelle condotte in paesi come il Giappone dall’agenzia spaziale JAXA. Uno dei sistemi spesso utilizzati per generare potenza elettrica si basa sull’applicazione di motori Stirling accoppiati ad un generatore lineare; la differenza di temperatura necessaria per il funzionamento del motore è ottenuta tramite il calore fornito dai radioisotopi di plutonio 238, mentre il raffreddamento del motore avviene mediante scambio termico con l’ambiente esterno.

Progetto preliminare e modellazione CAD di dirigibile per riprese aeree

Scopo del presente lavoro di tesi è dimensionare a livello preliminare e modellare con software CAD 3D, un dirigibile non-rigido per riprese aeree di eventi sportivi o musicali. Il dimensionamento viene svolto attraverso un metodo tratto dalla bibliografia che si avvale di un processo iterativo che cerca la convergenza tra il peso ottenuto in base al carburante necessario per la missione da compiere e il peso ottenuto sommando tutti i contributi dei componenti del dirigibile, al variare del volume dell’involucro. La descrizione del metodo è preceduta da un’introduzione che descrive alcuni concetti fondamentali legati alle innovazioni che si sono susseguite nel tempo a livello di progettazione e dimensionamento strutturale dei dirigibili. Il dimensionamento ottenuto dal processo iterativo è stato preso come base per la modellazione CAD di un dirigibile equipaggiato con un sistema composto da una camera per riprese aeree e batterie per permettere l'alimentazione degli apparati video e di trasmissione.

Modellazione CAD di modulo abitativo per stazione spaziale

L’interesse per missioni spaziali verso la luna, il pianeta Marte o asteroidi vicini NEA (near earth asteroids) è in continuo aumento; ne sono prova i numerosi concorsi di idee innovative da applicare a possibili missioni spaziali. A partire dai profili di missione e da altri dati forniti dai gruppi di ricerca attivi nel settore, mi sono occupato di svolgere la modellazione CAD concettuale di un modulo abitabile per due astronauti e, in particolare, di pensare a livello concettuale come possano essere risolte problematiche di dispiegamento del modulo e montaggio nello spazio. E’ infatti fondamentale che la struttura ripiegata possa essere inserita all’interno di un lanciatore già definito, e che possa espandersi una volta in orbita. Ho quindi svolto il disegno del modulo abitativo sia in configurazione di lancio che in configurazione dispiegata, cercando di fornire alcune prime indicazioni riguardo alle possibili configurazioni costruttive e ad una possibile sequenza di montaggio.

Modellazione CAD e ricostruzione virtuale di autobus pubblicitario d'epoca

L’oggetto della presente tesi è sviluppare la ricostruzione virtuale di un autobus pubblicitario progettato negli anni 50, un simbolo del design italiano legato allo sviluppo industriale del secondo dopoguerra. La tesi si sviluppa inizialmente con un’attività di ricerca e documentazione legata all'autobus, con particolare attenzione alla raccolta di immagini e disegni progettuali d’epoca, punto di partenza per la ricostruzione virtuale del mezzo. Si procede quindi alla modellazione CAD della carrozzeria cercando di replicare in modo quanto più dettagliato l’originale. Dal modello ottenuto, sono stati ricavati due prototipi di diverse dimensioni e materiali: un primo di dimensioni ridotte, realizzato tramite la tecnica del rapid prototyping, ed un secondo di dimensioni maggiori, in ureol fresato. Successivamente si procede ad uno studio preliminare di ricostruzione del mezzo con lo scopo di analizzare le principali problematiche di un’eventuale futura costruzione e messa in strada del mezzo. Tale studio parte dalla normativa vigente sulla costruzione e sulle norme di circolazione degli autobus, comprendente sia le leggi italiane sia comunitarie, riguardanti le caratteristiche dimensionali, prestazionali e di sicurezza che qualsiasi autobus con licenza di circolazione deve rispettare. Quindi verrà compiuta la scelta del telaio base da utilizzare tra quelli proposti dai maggiori costruttori europei e verrà realizzato il modello CAD anche del telaio con l’obiettivo di collegarlo alla carrozzeria e ottenere così il modello completo in tutte le sue parti. Per realizzare la scocca, verranno prese in esame le soluzioni costruttive più utilizzate dai progettisti di autobus, e viene svolto un breve studio riguardo i materiali utilizzabili a tale scopo. Sulla base di tali considerazioni si procederà alla modellazione della stessa. In ultimo si procede ad un preliminare studio fluidodinamico attraverso l’analisi CFD, e ad un preliminare studio del comportamento meccanico della struttura reticolare che sostiene la carrozzeria.

Performance of different polishing techniques for direct CAD/CAM ceramic restorations

This in vitro study evaluated the performance of three ceramic and two commonly used polishing methods on two CAD/CAM ceramics. Surface roughness and quality were compared. A glazed group (GLGR) of each ceramic material served as reference. One-hundred and twenty specimens of VITABLOCS Mark II (VITA) and 120 specimens of IPS Empress CAD (IPS) were roughened in a standardized manner. Twenty VITA and 20 IPS specimens were glazed (VITA Akzent Glaze/Empress Universal Glaze). Five polishing methods were investigated (n=20/group): 1) EVE Diacera W11DC-Set (EVE), 2) JOTA 9812-Set (JOTA), 3) OptraFine-System (OFI), 4) Sof-Lex 2382 discs (SOF) and 5) Brownie/Greenie/Occlubrush (BGO). Polishing quality was measured with a surface roughness meter (Ra and Rz values). The significance level was set at alpha=0.05. Kruskal Wallis tests and pairwise Wilcoxon rank sum tests with Bonferroni-Holm adjustment were used. Qualitative surface evaluation of representative specimens was done with SEM. On VITA ceramics, SOF produced lower Ra (p<0.00001) but higher Rz values than GLGR (p=0.003); EVE, JOTA, OFI and BGO yielded significantly higher Ra and Rz values than GLGR. On IPS ceramics, SOF and JOTA exhibited lower Ra values than GLGR (p<0.0001). Equivalent Ra but significantly higher Rz values occurred between GLGR and EVE, OFI or BGO. VITA and IPS exhibited the smoothest surfaces when polished with SOF. Nevertheless, ceramic polishing systems are still of interest to clinicians using CAD/CAM, as these methods are universally applicable and showed an increased durability compared to the investigated silicon polishers.

Push-out bond strength of CAD/CAM-ceramic luted to dentin with self-adhesive resin cements

OBJECTIVES: This study evaluated the initial and the artificially aged push-out bond strength between ceramic and dentin produced by one of five resin cements. METHODS: Two-hundred direct ceramic restorations (IPS Empress CAD) were luted to standardized Class I cavities in extracted human molars using one of four self-adhesive cements (SpeedCEM, RelyX Unicem Aplicap, SmartCem2 and iCEM) or a reference etch-and-rinse resin cement (Syntac/Variolink II) (n=40/cement). Push-out bond strength (PBS) was measured (1) after 24h water storage (non-aged group; n=20/cement) or (2) after artificial ageing with 5000 thermal cycles followed by 6 months humid storage (aged group; n=20/cement). Nonparametrical ANOVA and pairwise Wilcoxon rank-sum tests with Bonferroni-Holm adjustment were applied for statistical analysis. The significance level was set at alpha=0.05. In addition, failure mode and fracture pattern were analyzed by stereomicroscope and scanning electron microscopy. RESULTS: Whereas no statistically significant effect of storage condition was found (p=0.441), there was a significant effect of resin cement (p<0.0001): RelyX Unicem showed significantly higher PBS than the other cements. Syntac/Variolink II showed significantly higher PBS than SmartCEM2 (p<0.001). No significant differences were found between SpeedCEM, SmartCem2, and iCEM. The predominant failure mode was adhesive failure of cements at the dentin interface except for RelyX Unicem which in most cases showed cohesive failure in ceramic. SIGNIFICANCE: The resin cements showed marked differences in push-out bond strength when used for luting ceramic restorations to dentin. Variolink II with the etch-and-rinse adhesive Syntac did not perform better than three of the four self-adhesive resin cements tested.

Influence of Surface Roughness on Mechanical Properties of Two Computer-aided Design/Computer-aided Manufacturing (CAD/CAM) Ceramic Materials

SUMMARY The aim of this study was to evaluate the influence of surface roughness on surface hardness (Vickers; VHN), elastic modulus (EM), and flexural strength (FLS) of two computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) ceramic materials. One hundred sixty-two samples of VITABLOCS Mark II (VMII) and 162 samples of IPS Empress CAD (IPS) were ground according to six standardized protocols producing decreasing surface roughnesses (n=27/group): grinding with 1) silicon carbide (SiC) paper #80, 2) SiC paper #120, 3) SiC paper #220, 4) SiC paper #320, 5) SiC paper #500, and 6) SiC paper #1000. Surface roughness (Ra/Rz) was measured with a surface roughness meter, VHN and EM with a hardness indentation device, and FLS with a three-point bending test. To test for a correlation between surface roughness (Ra/Rz) and VHN, EM, or FLS, Spearman rank correlation coefficients were calculated. The decrease in surface roughness led to an increase in VHN from (VMII/IPS; medians) 263.7/256.5 VHN to 646.8/601.5 VHN, an increase in EM from 45.4/41.0 GPa to 66.8/58.4 GPa, and an increase in FLS from 49.5/44.3 MPa to 73.0/97.2 MPa. For both ceramic materials, Spearman rank correlation coefficients showed a strong negative correlation between surface roughness (Ra/Rz) and VHN or EM and a moderate negative correlation between Ra/Rz and FLS. In conclusion, a decrease in surface roughness generally improved the mechanical properties of the CAD/CAM ceramic materials tested. However, FLS was less influenced by surface roughness than expected.

Cause or effect of arteriogenesis: compositional alterations of microparticles from CAD patients undergoing external counterpulsation therapy

Recently, a clinical study on patients with stable coronary artery disease (CAD) showed that external counterpulsation therapy (ECP) at high (300 mmHg) but not at low inflation pressure (80 mmHg) promoted coronary collateral growth, most likely due to shear stress-induced arteriogenesis. The exact molecular mechanisms behind shear stress-induced arteriogenesis are still obscure. We therefore characterized plasma levels of circulating microparticles (MPs) from these CAD patients because of their ambivalent nature as a known cardiovascular risk factor and as a promoter of neovascularization in the case of platelet-derived MPs. MPs positive for Annexin V and CD31CD41 were increased, albeit statistically significant (P<0.05, vs. baseline) only in patients receiving high inflation pressure ECP as determined by flow cytometry. MPs positive for CD62E, CD146, and CD14 were unaffected. In high, but not in low, inflation pressure treatment, change of CD31CD41 was inversely correlated to the change in collateral flow index (CFI), a measure for collateral growth. MPs from the high inflation pressure group had a more sustained pro-angiogenic effect than the ones from the low inflation pressure group, with the exception of one patient showing also an increased CFI after treatment. A total of 1005 proteins were identified by a label-free proteomics approach from MPs of three patients of each group applying stringent acceptance criteria. Based on semi-quantitative protein abundance measurements, MPs after ECP therapy contained more cellular proteins and increased CD31, corroborating the increase in MPs. Furthermore, we show that MP-associated factors of the innate immune system were decreased, many membrane-associated signaling proteins, and the known arteriogenesis stimulating protein transforming growth factor beta-1 were increased after ECP therapy. In conclusion, our data show that ECP therapy increases platelet-derived MPs in patients with CAD and that the change in protein cargo of MPs is likely in favor of a pro angiogenic/arteriogenic property.

A systematic review of the clinical performance of CAD/CAM single-tooth restorations

PURPOSE: This systematic review sought to determine the long-term clinical survival rates of single-tooth restorations fabricated with computer-aided design/computer-assisted manufacture (CAD/CAM) technology, as well as the frequency of failures depending on the CAD/CAM system, the type of restoration, the selected material, and the luting agent. MATERIALS AND METHODS: An electronic search from 1985 to 2007 was performed using two databases: Medline/PubMed and Embase. Selected keywords and well-defined inclusion and exclusion criteria guided the search. All articles were first reviewed by title, then by abstract, and subsequently by a full text reading. Data were assessed and extracted by two independent examiners. The pooled results were statistically analyzed and the overall failure rate was calculated by assuming a Poisson-distributed number of events. In addition, reported failures were analyzed by CAD/CAM system, type of restoration, restorative material, and luting agent. RESULTS: From a total of 1,957 single-tooth restorations with a mean exposure time of 7.9 years and 170 failures, the failure rate was 1.75% per year, estimated per 100 restoration years (95% CI: 1.22% to 2.52%). The estimated total survival rate after 5 years of 91.6% (95% CI: 88.2% to 94.1%) was based on random-effects Poisson regression analysis. CONCLUSIONS: Long-term survival rates for CAD/CAM single-tooth Cerec 1, Cerec 2, and Celay restorations appear to be similar to conventional ones. No clinical studies or randomized clinical trials reporting on other CAD/CAM systems currently used in clinical practice and with follow-up reports of 3 or more years were found at the time of the search.

Tracking of industrial objects by using CAD models

In this paper we present a model-based approach for real-time camera pose estimation in industrial scenarios. The line model which is used for tracking is generated by rendering a polygonal model and extracting contours out of the rendered scene. By un-projecting a point on the contour with the depth value stored in the z-buffer, the 3D coordinates of the contour can be calculated. For establishing 2D/3D correspondences the 3D control points on the contour are projected into the image and a perpendicular search for gradient maxima for every point on the contour is performed. Multiple hypotheses of 2D image points corresponding to a 3D control point make the pose estimation robust against ambiguous edges in the image.

Rapid Surface Creation – Schnell zu anspruchsvollen CAD-Flächen mit Tebis

In der CAD-Welt existieren unterschiedliche Arten, wie Oberflächen beschrieben werden. Netze, auch Meshes genannt oder Polymaschen, sind aus einer Vielzahl ebener Dreiecke zusammengesetzt (bis zu mehreren Millionen). Sie stammen aus Digitalisiersystemen oder aus virtueller Modelliersoftware und werden üblicherweise im STL-Format ausgetauscht. Verwandt hierzu sind Netze, die aus Simulationssystemen kommen, beispielsweise zur Umformsimulation von Blechteilen.

Vorbereitung von CAD-Konstruktionsdaten für den RP-Einsatz – eine Schnittstellenproblematik

Während zunehmend Verfahrensverbesserungen der RP-Technologie Gegenstand aktueller Entwicklungen sind, ist die datentechnische Integration des RP-Prozesses in die CAx-Landschaft nach wie vor nicht ganz problemlos. Seit fast 20 Jahren stellt das STL-Format eine de facto Standardschnittstelle zu RP-Anwendungen dar.