FACOLTA’  DI INGEGNERIA

Corso di Laurea in INGEGNERIA MECCANICA

DISEGNO ASSISTITO DAL CALCOLATORE II

Modellazione di una FIAT 500

Chiar.mo Prof. F. Mandorli	studente: Tartaglini Daniel
	matricola: 1009899
	e-mail: danielnet@infinito.it

Anno Accademico 2004/2005

Il Prodotto

Il progetto si propone di riprodurre la carrozzeria di una Fiat 500 del 1968.

La Fiat 500 è forse l'automobile che più di ogni altra ha segnato un'epoca.

Dalla sua prima apparizione, nel lontano 1957, al 1975, quando la Casa torinese decise di sospendere la produzione, furono circa 5 milioni gli esemplari costruiti. Ma la 500 è stata molto di più che una piccola auto di grandissima popolarità. E' stata soprattutto un'idea, un atteggiamento, uno stile di vita che ha accomunato gli italiani di tutti i livelli sociali, diventando il simbolo giovane e gioioso del Paese nel pieno della ripresa economica.

Voluta dai vertici della Fiat per soddisfare i desideri e le necessità di tutti quegli italiani che ancora non si erano potuti comperare un'auto, alla nuova nata venne dato il nome di "Nuova 500" ed il compito di colmare il settore lasciato vuoto dalla 500 C "Topolino".

Vettura molto spartana, concepita dall’ing.Giocosa per garantire consumi e costi d’esercizio ridotti all’osso, montava posteriormente un motore bicilindrico raffreddato ad aria, con una cilindrata di soli 479 cc. ed una potenza di 13 CV, sufficienti a spingerla ad 85 km/h.

Il suo costo, decisamente basso, era di sole 390.000 lire nel 1958.

Strategia di Modellazione

La modellazione è stata condotta impiegando quale principale riferimento le viste in proiezione ortogonale del corpo vettura, opportunamente modificate (suddivisione, ridimensionamento, modifica del colore dello sfondo e individuazione assi di simmetria) con un programma di grafica raster e collocate come Bitmap di sfondo nelle quattro viste principali. In questa occasione si è provveduto a ridimensionare in maniera più conveniente le finestre delle varie viste (Fig. 1).

Ulteriore ausilio alla comprensione delle forme e delle geometrie da modellare è stato fornito da diverso materiale fotografico, già in mio possesso o acquisito per l’occasione. (Fig. 2)

Fig. 1 – Impostazione delle Bitmap di sfondo.

Fig. 2 – Esempio di materiale fotografico di riferimento.

Considerata la perfetta simmetria dell'oggetto, si è inizialmente presa in considerazione solo metà carrozzeria, andando a definirne la silhouette attraverso le curve principali, tracciate con particolare attenzione al rispetto della tangenza nei punti finali delle stesse.

In particolare, per il disegno e la manipolazione delle curve si è fatto ampio uso degli Snap configurabili, dei comandi Ricostruisci e Combina curve, nonché della possibilità di Inserimento/Cancellazione locale dei Control points offerta dal Bonus Tool 3.

Sulla base di queste curve è iniziata la modellazione del padiglione, del cofano anteriore e della fiancata (Fig. 3), principalmente tramite i comandi di Sweep 2 binari e Superficie per rete di curve.

Fig. 3 – Modellazione del padiglione, del cofano anteriore e della fiancata.

Contestualmente all’avanzare dei lavori, sono stati organizzati Layers per le varie tipologie di oggetti: per agevolare la localizzazione di curve e superfici è risultata molto utile l’adozione di piani “wireframe” e “superfici”, nonché di uno o più piani provvisori sui quali disegnare, proiettare o riportare.

Per le parti di carrozzeria più complesse, come il frontale dell’automobile con le sedi dei gruppi ottici bombate, si è optato per una strategia migliorativa; a partire da una superficie di Sweep 2 binari, (Fig. 4) riguardante l’intera carrozzeria al di sotto della linea di cintura, si è proceduto ad una più accurata ricostruzione delle geometrie della vettura tramite l’Estrazione e la modifica delle isocurve (Fig. 5).

Fig. 4 – Superficie di partenza per la realizzazione del frontale e della fiancata.

Fig. 5 – Fase di lavorazione del frontale e della fiancata.

In questa fase di realizzazione, ed in particolare per la modellazione del frontale, le isocurve opportunamente modificate sono state la base per l’impiego dei comandi Superficie per rete di curve (che consente di gestire la continuità con le superfici adiacenti) e Superficie Patch (che fornisce risultati generalmente migliori rispetto a Superficie per curve di bordo, ma richiede lavoro supplementare di Trim manuale) (Fig. 6).

Fig. 6 – Fase avanzata di lavorazione del frontale.

Definita nelle sue forme principali la carrozzeria, con il comando Copia speculare si è potuto verificare ed eventualmente correggere l’andamento delle superfici nei punti di giunzione (Fig. 7).

Fig. 7 – Duplicazione speculare.

Le successive lavorazioni hanno interessato il padiglione e la coda, suddivisi con il comando Trim, ricollocati e ricongiunti con il comando Congiungi superfici per il conferimento della corretta geometria (Fig. 8).

Il tetto in tela è stato ottenuto ricostruendo con uno Sweep 2 binari dall’andamento irregolare, la porzione di tetto corrispondente, in maniera tale da lasciar intuire la struttura metallica di sostegno sottostante.

Fig. 8 – Fase di modellazione del tetto.

Disegnate sul piano verticale le curve relative alle superfici vetrate (duplicate con il comando Scala 2D per l’ottenimento delle guarnizioni in gomma) e ai passaruota, sono stati effettuati i Trim e le Suddivisioni necessarie alla successiva ricostruzione delle superfici in oggetto (Fig. 9 e 10).

Fig. 9 – Proiezione delle curve sulle superfici.

Fig. 10 – Realizzazione delle guarnizioni di finestrini, lunotto e parabrezza.

Le fasi finali della modellazione hanno interessato numerosi dettagli in grado di aumentare il realismo della vettura, quali:

- gruppi ottici anteriori e posteriori (Sweep 1/2 binari, Solido Paraboloide, etc),

- linee di giunzione tra le lamiere in corrispondenza delle portiere e del cofano motore (Sweep 2 binari, Congiungi superfici),

- gocciolatoi,

- paraurti anteriore e posteriore,

- fondo vettura (Superfici Patch, Estrusione lineare),

- griglie di aerazione sul cofano motore (Suddividi superfici, Congiungi superfici),

- targa,

- luce-targa,

- maniglie,

- nervatura sul cofano anteriore

- stemma FIAT sul cofano anteriore

- cerchioni in acciaio con pneumatici (Superficie di rivoluzione).

Fig. 11 – La vista posteriore della vettura, completa dei dettagli.

Fig. 12 – Particolare della realizzazione delle griglie di aerazione sul cofano motore.

Difficoltà Incontrate

Le principali difficoltà sono state incontrate durante la modellazione del frontale, in particolare nella zona che dall’arco passaruota si estende fino a definire la sede dei gruppi ottici anteriori. La particolarità delle forme non consentiva una realizzazione in pezzo unico ed ha richiesto una sostanziale modifica della strategia di modellazione: la zona è stata idealmente suddivisa in superfici più facilmente realizzabili tramite la costruzione di reti di curve, spesso a partire dalle isocurve di superfici preliminari.

In questa occasione è stata riscontrata la difficoltà del programma a lavorare con più Snap inseriti (non è previsto il contemporaneo soddisfacimento di più condizioni di snap, ad es. Vicinanza e Ortogonalità).

Inoltre, poiché il sistema ridefinisce automaticamente i Punti di passaggio delle curve, che dunque non corrispondono a quelli impostati dall’utente in fase di costruzione, è risultata inizialmente difficoltosa la manipolazione delle curve facenti parte di reti, che continuamente perdevano i punti di intersezione.

Le operazioni di Trim e Suddivisione su polisuperfici non accettano curve come Oggetti di taglio: il problema è stato alternativamente aggirato impiegando il comando Esplodi sulle polisuperfici o ricavando opportune Superfici di taglio, ad es. tramite Estrusione lineare delle Curve di taglio.

La necessaria condizione di adiacenza e continuità tra le superfici generate è stata soddisfatta in parte direttamente in fase di modellazione (impiego di comandi che consentono la gestione diretta della continuità tra i bordi) ed in parte in una fase successiva di ottimizzazione, tramite l’impiego dei comandi Congiungi superfici, Combina superfici, Congiungi 2 bordi aperti e tramite l’adozione di opportuni Raccordi tra superfici.

Infine, poichè Rhino non permette di effettuare delle prove di modellazione, essendo sprovvisto di un Path-finder e limitato nell’annullare le ultime operazioni, si è proceduto attraverso una serie di salvataggi incrementali del lavoro di volta in volta svolto.

Applicazioni Complementari

A completamento del lavoro di modellazione, sono state prodotte alcune immagini in ray-tracing per mezzo del modulo “Flamingo Raytrace”.

La modalità di rendering in ray-tracing è stata preferita a quella di tipo fotometrico poiché, come indicato nella Guida all’uso di Flamingo, espressamente “dedicata a scene create in studio come ad esempio accade nella presentazione di prodotti quali automobili, o altri oggetti, o in strutture tipo espositori. Queste scene, infatti, hanno la caratteristica di avere un campo inferiore di illuminazione. Effetti di luce non realistici, inoltre, spesso evidenziano parti degli oggetti in modo speciale.”

A questo scopo, si è ritenuto conveniente ridefinire i Layers in maniera tale da consentire una più rapida assegnazione dei materiali agli oggetti in essi contenuti.

Sono state condotte diverse prove di illuminazione e di materiali; per il piano di appoggio è stato appositamente creato un materiale altamente riflettente, mentre per i particolari in acciaio è stato adottato un materiale già presente in Libreria. L’assenza nel modello dei particolari degli interni ha suggerito l’adozione, per le superfici vetrate, di un vetro brunito ad alta riflessività.

Per i pannelli della carrozzeria, infine, sono state previste tre tinte:

- Pewter Metallic, presente in Libreria, abbinato ad una capote in tela plastificata rossa

(immagini: “FIAT 500 – 01.jpg” e “FIAT 500 – 02.jpg”);

- Car Finish-Red, presente in Libreria, abbinato ad una capote in tela plastificata nera

( immagini: “FIAT 500 – 03.jpg”, “FIAT 500 – 04.jpg” e “FIAT 500 – 05.jpg” );

- Grigio Metallizzato, con riflessi Viola, creato appositamente. I particolari riflessi sono stati ottenuti definendo il materiale tramite la procedura Angular Blend, che consente di creare materiali le cui caratteristiche variano al variare dell'angolo di visuale rispetto alla superficie dell'oggetto.

(immagini: “FIAT 500 – 04.jpg” e “FIAT 500 – 05.jpg” ).

Fig. 13 - “FIAT 500 – 01.jpg”

Fig. 14 – “FIAT 500 – 02.jpg”

Fig. 15 – “FIAT 500 – 03.jpg”

Fig. 16 – “FIAT 500 – 04.jpg”

Fig. 17 – “FIAT 500 – 05.jpg”.