MBIR - Resistenza dei Biomateriali
L'insegnamento è rivolto agli studenti del Corso di Studi in Ingegneria Biomedica. Fondandosi sulle conoscenze acquisite negli insegnamenti di Scienza delle Costruzioni e Meccanica dei Sistemi Biologici, l'insegnamento di Resistenza dei biomateriali (RdB) propone un approfondimento della meccanica di alcuni biomateriali, distinti in due classi: biomateriali duri e soffici. Fornisce poi le basi necessarie per comprendere semplici sistemi meccanici che schematizzano il comportamento di biostrutture elementari, anche attraverso l'uso di modelli computazionali. Il syllabus e l'organizzazione dell'insegnamento saranno presentati durante la prima lezione (i curiosi possono dare un'occhiata qui).
La google classroom RdB 2425 sarà utilizzata come deposito di materiale didattico quale dispense, materiale bibliografico e altro. Potrete anche usarla per "postare" quesiti al docente che siano visibili a tutti. Il codice per accedere è 2vzbcwj
Modalità di svolgimento
L'orario delle lezioni è il seguente: lunedì 15:00-16:00, martedì 09:00-11:00 e giovedì 12:00-14:00; le aule non sono ancora state assegnate. Le lezioni saranno erogate in presenza.
L'insegnamento si articola in tre parti.
Parte I. Vengono rivisti ed approfonditi concetti noti dalla Scienza delle Costruzioni e dalla Meccanica dei sistemi biologici, esemplificati con specifico riferimento a diversi biomateriali naturali e sintetici. Attraverso lezioni ed esercitazioni, gli studenti saranno guidati nello studio della MECCANICA dei BIOMATERIALI: dalle nozioni di sforzo e deformazione all'analisi del comportamento meccanico dei materiali, tipicamente evidenziato attraverso lo studio di specifici modelli reologici. Risultati di apprendimento attesi: comprensione dello stato di sforzo e deformazione che emerge in una prova di trazione uniassiale e/o biassale e relazione con la resistenza del materiale sotto test; elaborazione dei fenomeni di "creep" e "rilassamento" attraverso il modello reologico solido standard.
Parte II. Si andrà dallo studio del comportamento meccanico dei MATERIALI BIOLOGICI e BIOMATERIALI (duri e soffici) all'analisi di STRUTTURE BIOLOGICHE e BIOSTRUTTURE elementari. Esempi prototipo di queste ultime sono le protesi per anca, ginocchio o gomito (dure e strutturali), gli stents (introdotti ad esempio nei vasi sanguigni per ridurre una stenosi ed escludere un aneurisma), i muscoli artificiali, etc. Risultati di apprendimento attesi: comprensione dei principi meccanici alla base delle strutture esaminate.
Parte III. Si affronterà l'elaborazione di modelli semplificati delle strutture esaminate e, usando dei modelli computazionali, si risolveranno dei problemi campione. Attraverso lo studio di problemi elementari, si evidenzieranno le grandi differenze meccaniche tra biomaterali e materiali biologici, capaci di rimodellarsi (rimodellazione ossea), crescere (crescita della pelle) e contrarsi (attività muscolare). Risultati di apprendimento attesi: capacità di impostare e risolvere un modello semplice di biostrutttura.
Organizzazione
L'insegnamento comprende lezioni e risoluzione di problemi, come dettagliato nel Programma delle lezioni 2024/25 che sarà pubblicato. Gli studenti sono costantemente invitati a verificare il proprio grado di conoscenza della materia seguendo le indicazioni degli Spunti di lavoro e delle Applicazioni presenti nelle tracce delle lezioni del docente, che saranno messe a disposizione.
Il materiale didattico a disposizione degli studenti durante lo svolgimento del programma sarà costituito dalle tracce di cui sopra e da materiale bibliografico selezionato. Altri suggerimenti di lettura saranno dati in aula.
Informazioni sul ricevimento studenti sono rintracciabili nella bacheca (pagina Bacheca) e avverranno fino alla fine dell'anno.
Verifica dei risultati di apprendimento: descrizione della prova finale
La prova finale consiste nello svolgimento di una prova scritta, della durata massima di 2 ore, articolata in 2 domande, delle quali la prima a scelta del docente (a) e la seconda a scelta dello studente (b). La domanda (a) verte sugli argomenti presentati a lezione; la domanda (b) è scelta nell’ambito di temi introdotti a lezione da approfondire a cura dello studente attraverso materiale bibliografico fornito dal docente.
In alternativa alla domanda (b) lo studente può sviluppare una relazione, il cui oggetto, d'interesse per la ingegneria biomeccanica, andrà concordato con il docente. Lo studente dovrà con sufficiente anticipo rispetto all'esame presentare la bozza al docente, che la revisionerà. Un elenco di candidati temi sarà fornito quanto prima a lezione, insieme al relativo materiale bibliografico. La relazione andrà consegnato al docente al momento dell’esame ed esposta dallo studente.
Si prevede di svolgere una ricognizione, diffusa nel semestre, sui risultati di apprendimento conseguiti attraverso delle analisi che saranno sviluppate in aula e del lavoro che sarà fatto a casa dagli studenti; la ricognizione concorrerà alla valutazione finale.