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Academic Year/course: 2022/23

562 - Master's in Product Development Engineering

62952 - 3D modelling with smart geometry


Syllabus Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
62952 - 3D modelling with smart geometry
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
562 - Master's in Product Development Engineering
ECTS:
4.5
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

  • Complementary training for bachelor´s degree, with learning specialized 3D modeling techniques.
  • Provide the student resources for immediate implementation in their working environment, professional or researcher.
  • Strengthen its ability to create new, non-viable products through other systems.
  • Encourage creativity.

  • These approaches and objectives are aligned with some of the Sustainable Development Goals, SDGs, of the 2030 Schedule  (https://www.un.org/sustainabledevelopment/en/) and certain specific goals, in such a way that the acquisition of the Learning outcomes of the subject provide training and competence to the student to contribute to a certain extent to their achievement:

    Goal 9: Build resilient infrastructure, promote inclusive and sustainable industrialization, and foster innovation. Target: 9.4: By 2030, upgrade infrastructure and retrofit industries to make them sustainable, with increased resource-use efficiency and greater adoption of clean and environmentally sound technologies and industrial processes, with all countries taking action in accordance with their respective capabilities Goal 12: Ensure sustainable consumption and production patterns. Target 12.5: By 2030,substantially reduce waste generation through prevention, reduction, recycling and reuse.

1.2. Context and importance of this course in the degree

This is a subject of 4.5 credits ECTs optional character (OPT) that fits in the second semester of the Master's in Product Development Engineering. Technologies that reviews can be linked with other subjects  as, "Comunicación y Presentación de Producto" (OB) (62944), increasing the range of products to represent and improve the presentation of modeling jobs, especially when involving materials with properties complex or based on organic tissue mutations or optical. Acquired knowledge and skills are essential in the design of products such as splint by additive manufacturing so it is complementary to "Diseño para fabricación aditiva" (OPT) (62953).

1.3. Recommendations to take this course

The student must have academic knowledge (bachelor) in visual disciplines, graphic engineering or computer graphics, especially those related to conventional  3D development product techniques: Solid modeling, generation by surfaces or CAD (mechanical or architectural). It is also desirable to have basic training in matters related to the launch of new products.

2. Learning goals

2.1. Competences

  • Ability to lead in bio-engineering projects.
  • Ability to select and to use digital techniques to recreate anatomical or inspired by nature forms.
  • Capacity to modify the topology of a mesh obtained by scanning so that it can be adapted to the needs of develop.
  • Ability to obtain synergies and sustainable digital technologies. They are expanding their ability to adapt to complex or multidisciplinary projects.

2.2. Learning goals

The student, for passing this subject, should demonstrate the following results ...

  • Capacity to model products with organic appearance or complex surfaces.
  • Ability to design variants or morphological mutations products by generative algorithms or other graphic editing techniques.
  • Ability to use advanced digital sculpting tools.
  • Capacity to integrate all geometric information from CAD standards with the techniques learned in this subject.
  • Ability  to optimize the 3D geometric mesh topology so that they can be used in subsequent processes such as, for example, manufacture of prototypes or using computer animation.

2.3. Importance of learning goals

Learning outcomes of this course are essential to model rigorously products inspired by nature or based on anatomical patterns.
The revised by matter techniques accelerate the launch cycle stages, reducing production costs. Its contents can be decisve for product development when working in reverse engineering processes or redesign components.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The student must demonstrate that it has achieved the intended learning outcomes through the following evaluation activities:

 

A OPTION : Continuous Assessment

  • REVIEW CASE STUDY RESOLVED BY TASK: Students must perform FIVE tasks are integrated in a particular case. These tasks determine the understanding of the subject and ability to apply learning and a subject chosen by him and supervised by teachers. They are individual. Account for 75% of the total score.
  • EXHIBITION of project or CASE RESOLVED: Collects and adapts the above tasks for public exhibition in digital platform support on selected education (MOODLE). This phase allows pooling of individual initiative of each student. It is 25% of the grade.
  • The total score is evaluated on 10 points. To approve it must obtain more than 5 note.

 

B OPTION: Review/Final

  • For those students who want this option or not exceeding the minimum qualification in the form of continuous assessment (5/10), a written test that consign 100% of the qualification to hold within the established exam schedule will be made by the EINA.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

It is a practical course based on innovative methodological foundations and rational academic resources. It focuses on the use of 3D geometric modeling tools appropriate to the level of a Master's student and oriented towards the study of complex or special cases. This favors the acquisition of initiative,visual creativity and analysis skills in projects related to production system and/or company. Class attendance and monitoring of the proposed activities are aspects that will help make better use of the course and as a result to the achievement of the learning objectives.

A wide range of teaching and learning tasks are implemented, such as individual assignments, dissemination of results, student participation and continuous work throughout the course, exercises and case studies, among others. 

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks:

  • LECTURES (20 hours). The professor explains to the whole student group the theoretical concepts of the course, which are illustrated with examples for a better understanding. Students are encouraged to participate and discuss.

  • PRACTICE SESSIONS (7 hours). They are taught in small groups if the number of students is high. In these classes the contents of the lectures are reviewed with the help of problems and case studies.

  • COMPUTER PRACTICE SESSIONS (18 hours, distributed in 6 session of three hours each). They are organized so that students learn to handle different tools for product presentation. The goal is to get the student able to interpret the results and question their validity. 

  • AUTONOMOUS WORK (60 hours). The series of problems and tasks, which are similar to those made in class, the students must solve independently.

  • TUTORIALS (7.5 hours). The student is helped to solve the doubts raised during the learning process. These hours also include the presentation and evaluation of assignments submitted to the virtual platform Moodle.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

  1. 3D Modeling techniques of polygon meshes. Geometry and redesign of objects under construction considerations using polygons. Smoothing algorithms and subdivision surfaces. Organic topologies and strategies for optimizing meshes of varying resolutión.
  2. UV mapping methods for detail optimizing.
  3. Techniques and Tools digital sculpture with high-density polygon meshes.
  4. Retopology 3D models methods. Systems reducing the number of polygons to digitized objects. Decimation parameters.
  5. Special modeling systems based on polygon meshes: Modeling humans parameters. Biological form based generators.
  6. Generative Design by parameters. Iterated polygonal systems for industrial product designg.

4.4. Course planning and calendar

The tasks must be submitted in the agreed dates with the students, when it is more compatible with their other courses. Deadlines must be communicated in advance. 

Further information concerning the timetable, classroom, office hours, assessment dates and other details regarding this course, will be provided on the first day of class or please refer to the EINA website and the Moodle website.

In the official academic calendar they are reflected class periods and dates Deadline for submission of assignments. The theoretical and practical classes, as well as places to teach them are reflected in the schedules of the website of the EINA (EINA.unizar.es).
Relevant information will be communicated to students through the platform MOODLE teaching assistance that will support organizational and teamwork environment.

4.5. Bibliography and recommended resources

The practical resources, digital samples and open source tools will be provided or informed to the students via MOODLE.


Curso Académico: 2022/23

562 - Máster Universitario en Ingeniería de Diseño de Producto

62952 - Modelado 3D con smart geometry


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
62952 - Modelado 3D con smart geometry
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
562 - Máster Universitario en Ingeniería de Diseño de Producto
Créditos:
4.5
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

 Complementar la formación de los graduados, especialmente los de Ingeniería de Diseño de Producto, con el aprendizaje de técnicas de modelado 3D especializadas, no cubiertas en su formación previa.

  1. Proporcionar al alumno recursos de aplicación inmediata en su entorno laboral, profesional o investigador.
  2. Reforzar su capacidad de para crear productos nuevos, no viables mediante otros sistemas.
  3. Fomentar la creatividad.

    Estos planteamientos y objetivos están alineados con algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ODS, de la Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia al estudiante para contribuir en cierta medida a su logro:

    Objetivo 9: Construir infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible, y fomentar la innovación. Meta 9.4: De aquí a 2030, modernizar la infraestructura y reconvertir las industrias para que sean sostenibles, utilizando los recursos con mayor eficacia y promoviendo la adopción de tecnologías y procesos industriales limpios y ambientalmente racionales, y logrando que todos los países tomen medidas de acuerdo con sus capacidades respectivas. Objetivo 12: Garantizar modalidades de consumo y producción  sostenibles. Meta 12.5: De aquí a 2030, reducir considerablemente la generación de desechos mediante actividades de prevención, reducción, reciclado y reutilización.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Se trata de una asignatura de 4.5 créditos ECTs de carácter optativo (OPT) que se encuadra en el segundo semestre del Máster en Ingeniería de Diseño de Producto.

Las tecnologías que revisa pueden enlazarse con otras materias del Máster como, “Comunicación y presentación de producto” (OB)(62944), aumentando el espectro de productos a representar y mejorando la presentación de los trabajos de modelado, especialmente cuando intervienen materiales con propiedades ópticas complejas o basados en mutaciones orgánicas o tejidos. Los conocimientos y habilidades adquiridos son esenciales en la concepción de productos tales como prótesis o férulas mediante fabricación aditiva por lo que es complementaria a “Diseño para fabricación aditiva” (OPT)(62953).

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

El alumno debe disponer de conocimientos universitarios (grado) en materias visuales, ingeniería gráfica o informática gráfica, especialmente las relacionadas con las técnicas convencionales de diseño en 3D: Modelado con sólidos, generación mediante superficies o diseño asistido por computador mecánico o arquitectónico. También es conveniente disponer de formación básica en materias relacionadas con la puesta en marcha de nuevos productos que será el ámbito de aplicación de los conocimientos adquiridos en la asignatura.

La asignatura está concebida para que el alumno desarrolle un trabajo continuado a lo largo del curso, estructurado en tareas que conforman un caso real de presentación de un producto. En este sentido, la asistencia a clase así como el seguimiento de los ejercicios prácticos propuestos son aspectos que ayudarán a un mejor aprovechamiento de la asignatura y como resultado a la consecución de los objetivos propuestos. Es interesante que el alumno posea actitudes personales tales como la iniciativa y la creatividad visual.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Según la memoria de verificación del título, esta asignatura pertenece al bloque de Aspectos semánticos e instrumentales de la ingeniería de diseño de producto, en el que en conjunto se desarrollan las siguientes competencias:

BÁSICAS Y GENERALES

CG1 - Capacidad de aglutinar las exigencias de investigación, desarrollo e innovación dirigidos al diseño y desarrollo de productos en ámbitos relevantes de la actividad económica, industrial, profesional y académica.

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio

CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades

CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

 ESPECÍFICAS

CE9 - Conocimiento de herramientas tecnológicas y digitales de última generación y su aplicación en el diseño de productos y
servicios.

CE10 - Capacidad para integrar diversos conocimientos técnicos en el contexto de una perspectiva holística del producto.

CE11 - Conocimiento y capacidad de aplicación de los criterios más relevantes del Diseño para fabricación y montaje (DFMA).
Capacidad de optimizar el diseño de piezas desde la óptica de su máxima eficacia funcional y productiva.

En mayor detalle, en esta asignatura dichas competencias se alcanzan mediante la consecución de los siguientes objetivos:

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

  1. Intervenir como diseñador de productos en proyectos de bioingeniería.
  2. Usar técnicas digitales que recrean formas fisiológicas, anatómicas o que se inspiran en la naturaleza.
  3. Modificar la topología de una malla obtenida mediante digitalización para que pueda ser adaptada a las necesidades de diseño.
  4. Aprovechar tecnologías digitales sinérgicas y sostenibles. que amplían su capacidad para adaptarse a proyectos complejos o multidisciplinares.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

 Que es capaz de modelar geométricamente productos de apariencia orgánica o con superficies complejas.

  1. Que sabe diseñar variantes o mutaciones morfológicas de los productos mediante algoritmos generativos u otras técnicas de edición gráfica.
  2. Tiene experiencia en uso de herramientas avanzadas de escultura digital.
  3. Sabe integrar la información geométrica obtenida con los estándares de producción CAD.
  4. Es capaz de optimizar la topología de mallas geométricas 3D para que puedan utilizarse en procesos ulteriores como, por ejemplo, confección de prototipos o animación mediante computador.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

  1. Los resultados del aprendizaje de esta asignatura son esenciales para modelar de forma rigurosa productos que se inspiran en la naturaleza o que se basan en patrones anatómicos.
  2. Las técnicas revisadas por la materia aceleran la etapas del ciclo de lanzamiento, reduciendo el costes de producción.
  3. Sus contenidos pueden ser fundamentales para desarrollo de producto cuando trabaja en procesos de ingeniería inversa o rediseño de componentes.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

1 OPCION A: Evaluación CONTINUA

REVISION DE CASO PRACTICO RESUELTO MEDIANTE TAREAS: El alumno debe realizar CINCO tareas que se integran en un CASO concreto. Esas tareas determinan la comprensión de la materia y la capacidad para aplicar lo aprendido y a un tema elegido por él y supervisado por los profesores. Son individuales. Suponen el 75% de la calificación total.

EXPOSICION de PROYECTO o CASO RESUELTO: Recopila y adapta las tareas anteriores para la exposición pública, en soporte digital sobre la plataforma de enseñanza seleccionada (MOODLE). Esta fase permite la puesta en común de la iniciativa individual de cada alumno. Es el 25% de la calificación.

La calificación total se evaluará sobre 10 puntos. Para aprobar se deberá obtener una nota superior a un 5.

2 OPCION B: Prueba global

Para aquellos alumnos que deseen esta opción o que no superen la calificación mínima en la forma de evaluación continua (5/10), se realizará una PRUEBA que consigne el 100% de la calificación a celebrar dentro del calendario de exámenes establecido por el Centro.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

Es una asignatura práctica basada en fundamentos metodólogicos innovadores y recursos académicos racionales. Se basa en el uso de herramientas de modelado geométrico en 3D, adecuadas al nivel de un estudiante de Máster Universitario y  orientadas al estudio de casos complejos o especiales. Potencia su capacidad de análisis  en proyectos de desarrollo acordes un sistema productivo y/o de empresa. El trabajo individual es el núcleo de las tareas a resolver pero el objetivo es la difusión activa de los resultados con la participación del resto de los compañeros del curso.

4.2. Actividades de aprendizaje

 La asignatura se ha planificado para facilitar el aprendizaje continuo y activo de los alumnos. Los recursos de aprendizaje que se utilizarán para lograrlo son:

  • CLASES DE TEORÍA: Impartidas por el profesor al grupo completo. En ellas se exponen los conceptos teóricos de la asignatura, ilustrados con ejemplos que ayuden a entenderlos y en los que se reta al alumno a participar razonando sobre los conceptos teóricos aprendidos.
  • CLASE DE PROBLEMAS: Se imparten en grupos reducidos si el número de alumnos es elevado. En estas clases se afianzan los contenidos de las clases de teoría mediante la realización de problemas cuidadosamente seleccionados para abarcar todos los aspectos relevantes.
  • PRÁCTICAS DE ORDENADOR: Están organizadas para que el alumno aprenda a manejar diversas herramientas para la presentación de productos. El objetivo es conseguir que el alumno sea capaz de interpretar los resultados obtenidos y cuestionar su validez. 
  • TAREAS: Posteriormente a las clases de problemas, el alumno deberá resolver de manera autónoma otros problemas propuestos, de dificultad similar a los realizados en clase. 
  • TUTORÍAS: en las que se ayuda al estudiante a resolver las dudas suscitadas durante el aprendizaje.

Estos bloques se desarrollarán a través de las siguientes actividades:

Actividades presenciales:

-   20 Horas de clase magistral.

-   18 horas de prácticas de ordenador (06 prácticas de 03 horas)

-   07 horas de clases de problemas y revisión de alternativas.

Actividades no-presenciales:

-   7,5 horas de tutorización , presentación y evaluación de trabajos realizadas en la plataforma de asistencia académica MOODLE.

-   60 horas de trabajo personal para el estudio de los conceptos y la resolución de tareas propuestas a lo largo del curso.

 

4.3. Programa

 CONTENIDOS:

  • Técnicas de modelado con mallas 3D de polígonos. Adaptación de formas y rediseño de objetos bajo consideraciones constructivas que usan polígonos. Algoritmos de subdivisión y suavizado de superficies. Topologías orgánicas y estrategias para la optimización de mallas de densidad variable.
  • Uso de mapas UV para la descripción de detalles con imágenes.
  • Técnicas y herramientas de escultura digital con mallas de alta densidad de polígonos. 
  • Retopología de modelos. Sistemas de reducción del número de polígonos para objetos digitalizados.
  • Sistemas especiales de modelado basados en mallas poligonales: Modelado de humanos por parámetros. Generadores de formas biológicas.
  • Diseño generativo mediante parámetros. Sistemas iterados de modelado poligonal para el diseño de productos industriales.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

 El calendario de las clases presenciales de teoría y problemas, así como las sesiones de prácticas de ordenador, tendrán el horario establecido por la Escuela de Ingeniería y Arquitectura, que podrá consultarse en su página web. También se anunciarán en MOODLE.

Los tareas deberán presentarse ajustándose al calendario preestablecido cuando decidan los alumnos, compatibilizándolo con sus otras asignaturas, existiendo una fecha tope de entrega que conocerá el alumno por anticipado.

Cada profesor informará de sus horarios de tutoría presencial en el despacho. La tutoría en MOODLE se ajustará a los horarios académicos del Centro.

En el calendario académico oficial quedan reflejados los periodos de clases y fechas de límite para la presentación de las tareas. Las clases teóricas y de prácticas, así como los lugares para impartirlas quedan reflejadas en los horarios de la página web de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura (EINA.unizar.es).

La información relevante se comunicará al alumnado mediante la plataforma de asistencia a la docencia MOODLE que servirá de apoyo organizativo y entorno de trabajo en equipo.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

Los recursos prácticos, ejemplos y herramientas de libre acceso serán suministrados o informados a los alumnos vía MOODLE.