Studio di scorie di acciaieria, finalizzato al loro riciclo

I processi industriali coinvolti nella produzione dell'acciaio comportano diverse tipologie di sottoprodotti, da sempre classificati semplicemente come “rifiuti”. Al giorno d’oggi diventa problematico definire tali materiali, in quanto è stato fatto un notevole lavoro sulla loro conversione in prodotti commerciabili e, in tal senso, un buon esempio è il termine “scoria", che ancora oggi è popolarmente identificato come rifiuto.

Fin da tempi remoti le emissioni e gli scarti dell'industria siderurgica venivano utilizzati con successo per applicazioni differenti, ad esempio le scorie ottenute dal processo Bessemer (Thomas) sono state utilizzate come fertilizzanti fosfatici fino all’introduzione del convertitore base nel 1860, mentre, più o meno nello stesso periodo, le scorie da altoforno sono state impiegate per la costruzione di strade ed ancora oggi vengono usate per questo. Purtroppo la stessa cosa non è avvenuta per le scorie ottenute dal processo di produzione dell’acciaio al forno elettrico, che tuttora pongono alcuni problemi per la loro gestione, sia per il loro smaltimento sia per quanto concerne le difficoltà iniziali di un eventuale riutilizzo, nonostante le loro caratteristiche si prestino per gli stessi campi delle applicazioni proposte per le scorie da altoforno.

Il riciclaggio delle scorie nelle costruzioni stradali è sicuramente l’utilizzo più interessante; a questo scopo le scorie devono possedere specifici parametri, sia dal punto di vista meccanico, sia da quello ambientale e di stabilità. Le scorie da forno elettrico (EAF) non sono utilizzabili nelle condizioni in cui vengono prodotte, ma solo dopo severi e dedicati trattamenti e, a volte, nonostante la manipolazione attenta e scrupolosa, possono ancora essere soggette a rigonfiamenti o presentare problemi ambientali dovuti all’eccessiva lisciviazione. Tali trattamenti sono molto lunghi e non sempre a favore dell'ambiente, si deve evitare un determinato contenuto di calce libera nelle scorie ed esaminare molto attentamente tutte le caratteristiche delle stesse. Il tessuto industriale lombardo è caratterizzato dalla presenza di una grande quantità di acciaierie che si concentrano soprattutto nella realtà bresciana. 

La realizzazione e la messa appunto di processi in grado di trasformare la scoria porterebbe tali aziende ad un miglioramento tecnologico, sia in termini di qualità/costi sia in termini di rispetto ambientale, considerando, inoltre, il riutilizzo di tali sottoprodotti, fino ad oggi considerati come scarti del processo di produzione dell’acciaio,  nell’edilizia e nelle costruzioni stradali, con l’ottenimento di indiscussi vantaggi anche in questi ambiti. Questo progetto ha pertanto la possibilità di mettere a disposizione un possibile miglioramento dell’efficienza di tali settori e dell’intero sistema economico lombardo, con una particolare attenzione all’ambiente, alla sua conservazione e alla sua salvaguardia.

Il Gruppo di Metallurgia dell’Università degli Studi di Brescia da alcuni anni ha intrapreso un lavoro di ricerca che ha come obiettivo lo studio delle scorie prodotte al forno elettrico, in cui lo step iniziale si è concentrato sulla caratterizzazione chimica e microstrutturale delle scorie ai fini dell’impiego sul sottofondo stradale seguendo tutte le normative dedicate, seppur carenti in materia. Vi è, infatti, mancanza di normative comuni e di guide di riferimento per quanto riguarda i test, le valutazioni, gli utilizzi e le verifiche nei settori di impiego delle scorie in Europa e un timore generale che l'uso di alcune scorie potrebbe essere potenzialmente pericoloso per l’ambiente, per il rilascio nell’ambiente di elementi nocivi.

La composizione chimica delle scorie ottenute dalla produzione dell'acciaio all’EAF è costituita da ossidi di vari metalli che per una percentuale di circa il 90% del peso della scoria sono ossidi di calcio, ferro, alluminio, magnesio e silicio. Le scorie di acciaieria possono essere considerate come rocce provenienti dalle eruzioni vulcaniche; infatti, da un punto di vista mineralogico, esse sono principalmente costituite da larnite (2CaO•SiO2), brownmillerite, una soluzione solida corrispondente a 2CaO•Fe2O3 o a 2CaO•2Al2O3•Fe2O3, di wustite (soluzione solida con composizione variabile basata su FeO, CaO, MgO, MnO). Altri composti presenti sono silicati anidri di calcio, silico-alluminati (gehlenite e bredigite, magnetite, magnesio-ferrite) e ossidi di manganese. Un aspetto interessante da considerare nell'ottica della riduzione del  rilascio ambientale di elementi nocivi presenti nelle scorie EAF può essere rappresentato dal raffreddamento veloce, come ad esempio si effettua per le scorie da AF mediante granulazione in acqua, che porta alla produzione di scorie vetrose amorfe, che, isolando metalli ed ossidi, produce un abbassamento della solubilità dei metalli pesanti rendendola confrontabile con quella dei materiali naturali inerti utilizzati per la fabbricazione delle strade. Anche la basicità della scoria sembra avere rilevanza: scorie con fattore di basicità (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) > 1, in funzione della loro analisi chimica,  possono formare fasi vetrose quando vengono raffreddate velocemente.

La sperimentazione si è dedicata allo studio del rilascio di cromo nelle scorie ottenute da diversi forni elettrici e raffreddate in diverse condizioni, in particolare si è cercato di trovare una correlazione tra i risultati di rilascio delle prove di lisciviazione, la composizione, la struttura e la microstruttura delle scorie, accuratamente analizzate mediante diffrazione di raggi X, disponibile presso il laboratorio Chem4tech dell’Università e analisi al microscopio elettronico a scansione (SEM), equipaggiato con microanalisi elettronica in dispersione di energia (EDS).

Le analisi sono state effettuate utilizzando una nuova procedura sperimentale su campioni inglobati in resina e preparati metallograficamente, prima e dopo l’immersione nella soluzione liscivante per 24 ore.

I primi risultati ottenuti hanno permesso di affermare che le fasi contenenti CaO e SiO2, come larnite e gehlenite, vengono facilmente aggredite durante il test di liscivazione, mentre, al contrario, wustite e spinello, che contengono Cr, e mayenite  sembrano essere molto più resistenti all’attacco della soluzione di lisciviazione, come si può osservare in Fig. 1, dove è mostrato un campione di scoria contenente un’elevata quantità di fasi solubili che  sono state fortemente disciolte durante l’immersione.

Anche i risultati di diffrazione dei raggi X hanno confermato che la fase Ca2SiO3 (larnite) è l’unico costituente, insieme alla gehlenite, presente in quantità molto più ridotte, ad essere stato fortemente disciolto (Fig. 2).

Il contenuto di larnite è molto elevato nelle scorie raffreddate lentamente, le quali hanno anche prodotto il maggior rilascio di Cr.
Anche la microstruttura potrebbe ricoprire un ruolo importante per quanto riguarda il rilascio di Cr. In tal senso si osservi la differente finezza della grana dei campioni ottenuti con diverse velocità di raffreddamento (Fig. 3).

 

Inoltre, le analisi hanno mostrato che nelle scorie raffreddate lentamente, vi è un modesta quantità di una fase contenente Cr che non viene rilevata nelle scorie raffreddate velocemente. Tale osservazione fa supporre che la causa principale dell’elevato rilascio di Cr osservato nelle scorie raffreddate lentamente possa essere dovuto alla formazione della fase Ca2(Fex,Al1-x)2O5, che è l’unica a non essere stata individuata anche nelle scorie raffreddate velocemente (Fig. 4). 

Infine, si è potuto ragionevolmente stabilire che per meglio controllare il rilascio di Cr dalle scorie prelevate dalla produzione EAF di acciaio a basso tenore di carbonio occorre intervenire incrementando sia la velocità di raffreddamento che il contenuto di FeO.

 

Sviluppo di materiali polimerici a memoria di forma per il settore biomedicale

Nell’ambito dei materiali intelligenti, un ruolo di sempre maggior rilevanza è rivestito dai polimeri a memoria di forma (o “Shape-Memory Polymers”, SMP), materiali in grado di attuare variazioni dimensionali in seguito dell’applicazione di uno stimolo esterno, tipicamente associato ad una variazione di temperatura, ma, in alcuni sistemi, anche alla applicazione di radiazioni luminose, stimoli ambientali (pH, concentrazione di ioni), elettrici ed elettromagnetici.

Più specificatamente, gli SMP possono essere definiti come plastiche che, in possesso di una forma cosiddetta permanente, possono essere deformati in una forma definita come temporanea, che può essere mantenuta per periodi anche molto lunghi; l’applicazione dello stimolo esterno permette il ripristino della loro forma permanente. La possibilità di fissare la forma temporanea, così come di attivare la memoria di forma, è legata a temperature caratteristiche (o di trasformazione, Ttrans).

In Figura 1a si schematizza un tipico ciclo a memoria di forma: il processo di deformazione avviene riscaldando il materiale al di sopra della Ttrans, deformandolo, e congelandone tale configurazione mediante raffreddamento al di sotto di Trans, grazie alla possibilità di inibire pressoché totalmente la capacità di movimento delle catene polimeriche. Riscaldando nuovamente il polimero, si conferisce alle catene polimeriche la mobilità tale per ripristinare la forma principale. In Figura 1b si mostra come una barretta in resina epossidica, deformata in una configurazione complessa, possa recuperare nel tempo la forma principale mediante riscaldamento.

Rispetto ai sistemi a memoria di forma di tipo metallico o ceramico, i materiali polimerici presentano diversi vantaggi, quali l’intrinseca leggerezza, la buona processabilità a costi ridotti, la capacità di recuperare completamente livelli di deformazione anche molto elevati (dal 200% fino all’800% della forma originale), e un più ampio e meglio controllabile intervallo di possibili temperature per l’attivazione della trasformazione. Queste caratteristiche hanno generato un grande interesse nei confronti di questi materiali per molte possibili applicazioni di tipo ingegneristico, quali la realizzazione di sensori ed attuatori in dispositivi micro-elettronici, film e tubi termoretraibili per l’elettronica e per il packaging, materiali autoriparanti, tessuti intelligenti e a permeabilità controllata, strutture auto-aprenti (“self-deployable”) per satelliti/navette in applicazioni aerospaziali. Il settore biomedicale, in particolare, ha dimostrato grande interesse verso le potenzialità offerte dagli SMP, sfruttando per possibili applicazioni nell’ambito della chirurgia minimamente invasiva la capacità di ridurre le dimensioni di un dispositivo e di ripristinarne la forma all’interno del corpo umano.

Si riporta qualche esempio di applicazione in Figura 2, quali microattuatori per la rimozione di ostruzioni vascolari (a), punti auto-suturanti (b), o stent per impianti vascolari (b).

La ricerca dei biomateriali idonei a tali applicazioni si sta concentrando al momento sulla realizzazione di sistemi multifunzionali, in grado di combinare la memoria di forma (per la realizzazione di impianti di dimensioni ridotte nella loro forma temporanea), la biodegradabilità (per evitare ulteriori interventi di rimozione del dispositivo), e il rilascio controllato di farmaci (per ridurre la risposta infiammatoria e supportare, in un secondo momento, il processo di rigenerazione del tessuto).

E’ in questo momento in fase di svolgimento presso il DIMI un progetto (dal titolo “Reinvent the Stent”), volto alla realizzazione e all’ottimizzazione della risposta di stent prototipali in polimeri a memoria di forma.

Tali stent, di forma tubolare, verranno deformati in una configurazione compatta, come quella arrotolata mostrata in Figura 3, e se ne studierà il comportamento a memoria di forma.

Per tale scopo verranno realizzati stent in policaprolattone, un polimero biodegradabile tipicamente utilizzato nel settore biomedicale, e attrezzature in grado di impartire facilmente una forma temporanea compatta allo stent e di misurarne la cinetica di apertura e le forze esercitate durante questo processo.

Stefano Pandini

Persone coinvolte nel progetto “Reinvent the Stent”: Prof.ssa Theonis Riccò, Prof. Danilo Cambiaghi, Prof. David Vetturi, Ing. Ileana Bodini, Ing. Alberto Borboni, Ing. Luca Dassa, Ing. Stefano Pandini
 

 

 

 

La formatura incrementale per protesi al Titanio

La formatura incrementale (FI) è una soluzione per realizzare  protesi personalizzate in lamiere di Titanio.
La FI della lamiera è un processo di deformazione plastica che si è sviluppata negli ultimi due decenni per la realizzazione di prototipi in lamiera. La tecnologia è caratterizzata da elevata flessibilità (facilità nel modificare la forma del prodotto), da tempi ridotti per lo sviluppo di nuovi prodotti, dal miglioramento della formabilità delle lamiere (si ottengono profondità di lavorazione maggiori rispetto allo stampaggio tradizionale) e, conseguentemente, da una riduzione dei costi.

La tecnica consiste nel deformare localmente un foglio di materiale metallico o plastico, vincolato da un premilamiera, mediante un punzone sferico movimentato da una macchina utensile a controllo numerico o un robot (Figura 1). Se a movimentare l’utensile è un robot si possono realizzare percorsi dell’utensile con gradi di libertà maggiori (la flessibilità della lavorazione aumenta), ma la precisione sul prodotto finito diminuisce essendo il robot meno rigido di una macchina utensile a CN. Il percorso utensile può essere realizzato mediante programmi CAM personalizzati e, in relazione alla complessità geometrica del prodotto da realizzare, si possono effettuare più passate di deformazione.

In generale, il tempo necessario per la realizzazione di un componente per formatura incrementale è maggiore rispetto alla equivalente operazione di stampaggio, per cui la formatura incrementale diventa conveniente quando i lotti di produzione sono piccoli (prototipi e campionature), il costo unitario del prodotto è alto (il costo delle attrezzature incide pesantemente sul costo pezzo singolo), i tempi di realizzazione dei pezzi sono elevati, la geometria del prodotto finito è semplice e le tolleranze di lavorazione sono ampie (Figura 1). In considerazione di tutti gli aspetti evidenziati, appare chiaro che la formatura incrementale ben si adatta alle campionature, alle piccole serie e ai prodotti altamente personalizzati come alcuni dispositivi biomedicali.

Nel settore del maxillo facciale, per esempio, il numero di pazienti che richiedono impianti in conseguenza di traumi, tumori o osteomieliti è notevolmente aumentato negli ultimi anni e la ricerca è orientata allo sviluppo di soluzioni in grado di migliorare le condizioni di vita dei pazienti. Oggigiorno la medicina dispone di numerose tecniche e strumenti per identificare e risolvere i problemi dei pazienti, quali la Tomografia Computerizzata (TAC), la risonanza magnetica (RM), l’ecografia, e proporre protesi customizzate che meglio si adattano alla morfologia del paziente.

Di seguito viene riportato un esempio di utilizzo della formatura incrementale per realizzare una protesi del cranio personalizzata.

Il processo parte dalla acquisizione della TAC del cranio del paziente (Figura 2) che viene elaborata, utilizzando software commerciali, per ottenere la geometria del cranio sotto forma di modello solido tridimensionale (CAD) (Figura 2.1). La rappresentazione così ottenuta viene convertita in formato STL (Figura 2.2), tale formato è il più diffuso per le tecniche di prototipazione rapida quali la formatura incrementale. Utilizzando tecniche di mirroring viene costruita la geometria della parte lesionata e quindi viene generato il percorso del punzone sferico che deve deformare la lamiera in titanio (figura 2.3). La lamiera viene montata sul premilamiera della macchina utensile o del robot e viene lanciato il ciclo di lavorazione (figura 2.4). Il componente ottenuto rifinito e sottoposto ai trattamenti di sterilizzazione necessari è pronto per essere impiantato nel paziente (figura 2.5).

La figura 3 mostra un secondo esempio relativo alla realizzazione di una palato in Titanio sempre attraverso l’utilizzo della formatura incrementale. Il processo è flessibile, veloce e caratterizzato da buone finiture superficiali.

Un altro elemento che deve essere valutato quando si parla di dispositivi biomedicali è relativo alla biocompatibilità del prodotto fornito. Quindi si sono effettuate prove di crescita cellulare per valutare l’effettiva biocompatibilità delle protesi realizzate per formatura incrementale; i risultati sono molto incoraggianti e l’utilizzo di rivestimenti biocompatibili da riportare sulla superficie esterna della protesi potrebbe favorire ulteriormente la biocompatibilità e l’integrazione della protesi con il corpo del paziente.

A. Fiorentino, A. Attanasio, L. Giorleo, E. Ceretti, C. Giardini, R. Marzi, C. Cappellini, G. Marenda - Tecnologie e Sistemi di Lavorazione – Università di Brescia

Ringraziamenti
La ricerca è stata realizzata all’interno del progetto IREBID finanziato dall’EU FP7. Si ringrazia il Prof. C. Paganelli della Clinica Odontoiatrica dell’Università di Brescia per il supporto fornito nella realizzazione delle prove di biocompatibilità.
 

L’antimateria … esiste davvero?

L’antimateria esiste. Praticamente da sempre, dal momento in cui il Big Bang (qualche miliardo di anni fa) ha creato tanta materia quanta antimateria. L’abbiamo scoperta circa un secolo fa, per la precisione nel 1932.

Qualche anno prima, nel 1928, un brillante fisico inglese (Paul Dirac) aveva scritto un’equazione per rappresentare il comportamento di un elettrone all’interno di un atomo. L’equazione aveva però due soluzioni, una “negativa”, una “positiva”. La prima serviva per l’elettrone, ma la seconda? Strana situazione. Con un’equazione matematica Dirac cercava di descrivere la natura che conosceva e quest’equazione [necessariamente scritta così, altrimenti non avrebbe rappresentato l’elettrone] indicava l’esistenza di qualcosa d’altro che ancora non si conosceva. Dirac ci pensò su un po’, poi alla fine ammise che “l’equazione era più intelligente di lui” e disse che poteva esistere una nuova particella identica all’elettrone, ma con una carica opposta (il positrone, anche chiamato antielettrone).

Nel 1932 questa particella fu effettivamente osservata nei raggi cosmici! Da allora abbiamo scoperto anche l’antiprotone, l’antineutrone e un sacco di altre antiparticelle. Alla fine del secolo scorso e all’inizio di questo siamo anche riusciti a mettere insieme un antiprotone e un antielettrone per creare un antiatomo (ricercatori dell’Università di Brescia nell’ambito della collaborazione ATHENA al CERN hanno partecipato alla creazione dei primi antiatomi in una trappola magnetica nel 2002, importante scoperta poi pubblicata su Nature [Nature 419, 456 (2002)].
 
Imparando a conoscerla ci siamo accorti che l’antimateria ha una particolare caratteristica che la rende “sfuggente”. Appena materia ed antimateria si incontrano “annichilano”, in altre parole spariscono entrambe trasformandosi in qualcosa di diverso. Questo è il motivo per cui l’antimateria sul nostro pianeta ha vita breve. Si crea nei processi di decadimento radioattivo, ma poi sparisce alla svelta. Questo comportamento è strettamente intrecciato ad alcuni misteri che non abbiamo ancora svelato. Per esempio non sappiamo ancora dove sia finita tutta l’antimateria che è stata generata contemporaneamente con la materia al momento del Big Bang.

Alcuni esperimenti hanno messo in evidenza che qualche “asimmetria” tra materia e materia c’è, ma non sappiamo ancora se questa “differenza” sia sufficienti a spiegare la sparizione dell’antimateria dall’universo. Ma davvero l’antimateria è sparita? Magari è isolata da qualche “altra” parte? Magari materia ed antimateria si respingono gravitazionalmente? In effetti se l’interazione elettromagnetica e nucleare tra materia ed antimateria è stata studiata, nessun esperimento ha valutato la loro interazione gravitazionale. Si attraggono (come materia e materia) oppure si respingono? Sebbene molti scienziati siano per lo più convinti della prima ipotesi, non c’è nessuna ragione fondamentale che escluda la seconda. Alcuni ricercatori del gruppo di Fisica Nucleare Fondamentale e Applicata del DIMI stanno partecipando ad un nuovo progetto chiamato AEgIS presso l’acceleratore AD del CERN di Ginevra.

L’obiettivo dell’esperimento (una collaborazione di circa 50 scienziati europei) è quello di misurare l’accelerazione di gravità di un fascio di antiidrogeno che cade nel campo gravitazionale terrestre. È un esperimento estremamente difficile che iniziando quest’anno andrà avanti sino al 2016. Potenzialmente ci potrà spiegare molte cose sulla storia dell’universo e ci permetterà inoltre di perfezionare la tecnologia per intrappolare e studiare l’antiidrogeno al fine di conoscerlo ancora meglio. Vi terremo aggiornati sugli sviluppi ;-)

Germano Bonomi

Per un approfondimento sull’argomento: http://www.asimmetrie.it/modules/smartsection/category.php?idnumero=40&categoryid=41

Nota 1 [antimateria ed energia]: Uno degli aspetti più attraenti dell’antimateria è che quando incontra la materia può liberare energia, molta di più (a parità di massa) di una reazione chimica (per esempio bruciando petrolio) o di una reazione nucleare (per esempio bruciando uranio). “Un futuristico studio della U.S. Air Force ... ha stabilito che un milligrammo ... di antiprotoni sarebbe un propellente per razzi ideale, pari all’energia prodotta da circa due tonnellate di benzina. Dal momento che il Fermilab produce 1010 antiprotoni all’ora, quanto tempo si impiegherebbe per fabbricarne un milligrammo? Al ritmo attuale, pochi milioni di anni, lavorando 24 ore su 24”. [Leon Lederman, “La particella di Dio” (Ed. Mondadori)]

Nota 2 [antimateria e le simmetrie della natura]: “Nella città chiamata Neiko c’è una porta: dicono che sia la più bella di tutto il Giappone. È scolpita con colonne, teste di drago e immagini di principi. La sua bellezza poggia sulle perfette simmetrie della struttura e dei fregi. Eppure, se la si osserva con attenzione, si scova un piccolo elemento scolpito a rovescio. Narrano che questa anomalia non sia frutto del caso, ma sia stata inserita affinché gli dei non fossero gelosi della perfezione dell’uomo. Ci potrebbe piacere di capovolgere l’idea e pensare che la vera spiegazione della quasi simmetria della natura sia questa: che Dio fece le leggi soltanto quasi simmetriche in modo che non fossimo gelosi della Sua perfezione”. [Richard Feynman]

 

Suona bene? … il Botticino Classico

Durante la filiera di lavorazione del marmo e, nel caso specifico, del Botticino Classico, è molto delicata la fase in cui un blocco che arriva dalla cava viene destinato alla lavorazione più adatta per valorizzarlo.

Può infatti succedere che un blocco di qualità extra presenti al suo interno una frattura, generatasi magari durante l’estrazione o il trasporto, non affiorante in superficie. In un caso come questo il blocco in questione, che per via della sua qualità superiore dovrebbe essere destinato al taglio in lastre aventi dimensioni di circa 2 m di larghezza e 1.5 m di altezza, con uno spessore tra i 2 cm ed i 5 cm, deve invece essere tagliato in marmette, cioè in piastrelle di dimensioni che variano da 30 cm x 30 cm a 40 cm x 40 cm.

Sbagliare la decisione circa la lavorazione di un blocco può essere molto costosa, infatti, tagliare in lastre un blocco che presenta una frattura interna può significare perdere l’intero blocco che potrebbe sgretolarsi durante il taglio, così come può significare la rottura del telaio.

Ad oggi la decisione circa la lavorazione migliore a cui destinare un blocco viene presa del capocantiere che con il suo orecchio esperto ascolta il suono emesso dal marmo in seguito ad una martellata. Da ormai qualche anno a questa parte, con tre diverse tesi laurea e due tesi dottorato, il gruppo di Misure Meccaniche e Termiche del Dipartimento di Ingegneria Meccanica ed Industriale, in collaborazione con la Cooperativa Valverde di Botticino, sta cercando di elaborare una metodologia standardizzata che applichi il principio intuitivamente semplice che un qualsiasi oggetto abbia delle frequenze proprie alle quali vibra, se sollecitato, e che tali frequenze cambino se intervengono delle discontinuità; un’anguria buona e matura “suona” in un determinato modo, riconoscibile da un orecchio anche non troppo esperto così come una campana intonata riproduce sempre la stessa nota e stona nel momento in cui si crepa.

La necessità di sviluppare una metodologia non distruttiva, rapida, efficace e, possibilmente, poco costosa, per controllare l’integrità strutturale di ciascun pezzo deriva anche dal fatto che la qualità rappresenta un aspetto di primaria importanza per la competitività delle industrie di ogni settore produttivo: poter estendere il controllo ad ogni pezzo della produzione potrebbe costituire un valore aggiunto non trascurabile.
L’aspetto rilevante della tecnica che si sta sviluppando è l’applicabilità in tempo reale a tutti i pezzi di una linea di produzione. Il metodo, inoltre, potrebbe essere impiegato anche nell’ambito della conservazione dei beni culturali, ad esempio quando si presenti la necessità di controllare lo stato di salute delle colonne lapidee di un qualsiasi edificio storico.

Fino a questo momento sono state svolte prove in laboratorio sia su blocchi in marmo ed in alluminio in scala 1:10, sia su blocchi di dimensioni standard in cava. I blocchi sono stati sollecitati per mezzo di un impulso, generato per mezzo di un martello strumentato o grazie ad una mazza e sono stati acquisiti i segnali rilevati da una serie di accelerometri opportunamente disposti sul blocco esaminato ed acquisiti simultaneamente. Il metodo proposto si basa sul confronto fra un provino integro utilizzato come modello ed i provini che devono essere giudicati: sia per controllare se in questi ultimi siano presenti fratture che, eventualmente, dove e come esse siano posizionate all’interno del blocco.

Con la finalità di indagare la possibilità di rendere oggettivo e standardizzato questo metodo si è deciso di operare utilizzando gli strumenti propri dell’analisi modale, sfruttando in particolare le funzioni di risposta in frequenza (FRF), gli smorzamenti ed i modi di vibrare. In particolare si utilizza un metodo, detto MAC (Modal Assurance Criterion) basato sulla cross-correlazione fra i modi di vibrare. Se non sono presenti discontinuità il MAC produce un grafico in cui è facilmente identificabile la diagonale di un quadrato.

Quando viene rilevata una discontinuità risulta utile confrontare la risposta in frequenza di punti diversi dello stesso blocco sia di quello in cui è stata rilevata la frattura, sia in quello ritenuto sano, al fine di determinare le posizione e l’orientamento della discontinuità. Per ora viene utilizzato come modello un blocco privo di frattura, il lavoro sta continuando nella raccolta di un maggior numero di campioni, in modo da definire meglio le caratteristiche modali di un blocco sano, eventualmente sostituendolo con un modello FEM, ovvero con un modello numerico, definito univocamente una volta per tutte.
Il lavoro sta proseguendo sia nella fase di raccolta di dati sperimentali, per ottenere appunto un numero elevato di osservazioni da cui estrapolare dati statisticamente rilevanti, sia nella fase di elaborazione per ottimizzarla ed affinarla.
 

Il Progetto COSMOS

Recupero delle ceneri leggere da processi di termovalorizzazione dei rifiuti solidi urbani e produzione di un nuovo materiale inerte: il progetto COSMOS

L'incenerimento dei rifiuti è anche un modo per limitare la quantità di rifiuti che vengono prodotti, perché consente una drastica riduzione del volume degli stessi. Comunque, nonostante questa riduzione del volume, rimangono delle polveri (rifiuti), che devono essere poi smaltite.

Le particelle solide prodotte durante l'incenerimento di rifiuti solidi urbani (MSWI) possono essere divise in ceneri pesanti (bottom ashes - BA) e in ceneri leggere (fly ashes - FA).

Mentre per le ceneri pesanti sono già in atto diverse tipologie di recupero, le più comuni opzioni per la gestione delle ceneri leggere (la parte più fine delle polveri) sono lo stoccaggio permanente in siti per lo smaltimento di rifiuti pericolosi od opportuni trattamenti seguiti, però, sempre dallo smaltimento in discarica.

L'utilizzo dei residui da combustione dei rifiuti solidi urbani è un traguardo importante nella gestione integrata dei rifiuti in molti paesi europei. I più significativi problemi ambientali relativi allo smaltimento dei residui leggeri da incenerimento dei rifiuti solidi urbani sono comunque il rilascio di agenti contaminanti, principalmente metalli pesanti. Inoltre è molto difficile stabilizzare l'alto contenuto di sali solubili senza avere eseguito precedenti o simultanee rimozioni dei sali con estrazioni acquose. 

Recentemente presso l’Università degli Studi di Brescia (Laboratorio di Chimica per le Tecnologie) è stato sviluppato e brevettato un nuovo metodo di inertizzazione di ceneri leggere da rifiuti solidi urbani mediante un processo che viene realizzato a temperatura ambiente. Questo processo è basato su una reazione chimica che avviene mescolando opportunamente ceneri leggere da MSWI con altre ceneri di scarto, derivanti da derivanti da altri processi di combustione, e con la silice colloidale. La silice colloidale perde i suoi gruppi funzionali in soluzione e intrappola i metalli pesanti presenti. Lo schema del meccanismo con cui agisce la silice è mostrato in Figura 1, dove essa è paragonata ad un soffione.

Il materiale inerte ottenuto, che viene in seguito lavato per rimuovere i sali solubili ancora presenti, viene chiamato COSMOS. Uno dei vantaggi di questo trattamento è che tutto il materiale può essere recuperato: da un lato c’è il COSMOS, che può essere considerato come una sabbia fine, e dall’altro i sali solubili che, essendo recuperati dopo il processo di inertizzazione, sono puri. Anche i sali possono quindi essere riutilizzati, per esempio per abbattere il punto di congelamento dell’acqua (quindi per esempio potrebbero essere impiegati sulle strade durante il periodo invernale). La metodologia sviluppata è stata oggetto di finanziamento da parte della Commissione Europea per la realizzazione di un impianto dimostrativo per il trattamento ceneri, che è stato installato presso l’inceneritore di Brescia (gruppo A2A): il progetto COSMOS LIFE08 ENV/IT/000434 è stato finanziato nell’ambito del programma LIFE+2008. Il progetto è coordinato da CSMT e vede, come partner scientifico, il Dipartimento di Ingegneria Meccanica ed Industriale dell'Università degli Studi di Brescia (responsabili prof. Elza Bontempi e prof. Marco Alberti). Partecipano inoltre Contento Trade, azienda operante nel settore ambientale e Tekniker, centro di ricerca basco.

Il prodotto finale del processo (COSMOS) è un materiale grezzo che può  essere utilizzato come riempitivo in diverse applicazioni (come per esempio nei cementi - vedi Figura 2). Con questa tecnologia si ottiene così il duplice scopo di inertizzare un materiale pericoloso e preservare le risorse naturali. Si stima che il COSMOS abbia una buona potenziale applicazione nel calcestruzzo auto-compattante. Questo calcestruzzo, infatti, richiede quantità elevate di "filler" (inerti), e COSMOS può essere un componente adatto. 

Anche in vista dei dati sulla produzione di rifiuti in Europa (che sono in continua ascesa), il progetto COSMOS, che promuove l’utilizzo di rifiuti inertizzati, come materia prima seconda, è molto promettente non solo per il risvolto ambientale, ma anche per la limitazione dell’uso indiscriminato delle risorse della terra (in Europa, per esempio, circa il 20% delle risorse naturali sono importate). 
 

Modello numerico per simulare l’intervento Edge-to-Edge sulla valvola mitrale per via percutanea

L’utilizzo di metodi numerici per l’analisi strutturale di sistemi complessi rappresenta ormai una metodologia ben consolidata in ambito ingegneristico. Negli ultimi anni, a fronte del forte sviluppo del settore biomedicale e della ricerca medica, l’applicazione di tali metodi di modellazione è stata estesa anche al campo della bio-ingegneria. In particolare molti gruppi di ricerca, in Italia e all’estero, lavorano oggi con l’obiettivo di sviluppare modelli in grado di prevedere il comportamento strutturale di dispositivi medici e gli effetti della loro interazione con il corpo umano oppure di simulare le conseguenze di un determinato intervento chirurgico, così da poter essere d’ausilio all’equipe medica in fase pre-operatoria.

In tale ambito si è sviluppato presso il dipartimento di Ingegneria Meccanica ed Industriale, anche grazie alla collaborazione con le unità di cardiochirurgia degli Spedali Civili, un filone di ricerca finalizzato alla simulazione e previsione degli effetti di interventi cardiochirurgici ed alla modellazione di dispositivi medici quali stent e  valvole protesiche biologiche.

Un esempio di applicazione di tali tecniche è rappresentato dalla simulazione numerica dell’intervento Edge-to-Edge sulla valvola mitrale per via percutanea. L’apparato mitrale è un meccanismo complesso e raffinato che assolve al ruolo fondamentale di controllare il flusso sanguigno tra atrio e ventricolo sinistro, mediante l’apertura o chiusura della corrispondente valvola nelle diverse fasi del ciclo cardiaco. Tale valvola può essere soggetta a diverse forme di patologia alle quali è possibile rimediare mediante tecniche cardiochirurgiche, quali la sostituzione, a cuore aperto, della valvola nativa con una valvola artificiale oppure interventi correttivi che preservano la struttura dell’apparato e riducono le problematiche di rigetto. In particolare la tecnica cardiochirurgica denominata Edge-to-Edge viene ampiamente utilizzata per interventi correttivi su pazienti che presentano prolasso dei lembi della valvola mitrale. Recentemente è stata introdotta una procedura di esecuzione di tale intervento per via percutanea. In questo caso, la zona oggetto dell’intervento viene raggiunta sfruttando un catetere inserito nei vasi sanguigni. Il sistema consente l’avanzamento ed il controllo della movimentazione di un sofisticato dispositivo meccanico di dimensioni miniaturizzate (clip) che sostituisce la sutura praticata nella procedura standard.

La presenza della clip comporta sostanziali modifiche nella forma e dimensione dell’orifizio. Risulta quindi molto importante sviluppare modelli che consentano di prevederne gli effetti sia dal punto di vista emodinamico sia sotto l’aspetto meccanico, a causa delle sollecitazioni cui sono sottoposti i lembi e le componenti meccaniche della clip.

La modellazione numerica del comportamento della valvola mitrale rappresenta di per sé una sfida complessa, a causa delle caratteristiche meccaniche fortemente non lineari e non completamente note del tessuto biologico di cui sono costituiti i lembi. Nella simulazione si deve inoltre tenere conto della presenza di grandi deformazioni, dell’interazione con il fluido sanguigno ed è necessario modellare con accuratezza l’interazione di contatto tra la clip ed i lembi della valvola.

Gli effetti dell’applicazione del dispositivo sono stati quindi studiati per mezzo di un modello agli elementi finiti (FEM) della valvola mitrale, sviluppato specificamente per analizzare gli effetti strutturali della tecnica Edge-To-Edge, in cui la clip è stata considerata come una parte geometrica indipendente costituita da due bracci simmetrici, incernierati all’estremità inferiore.

La prima fase dell’analisi consiste nella simulazione della procedura di applicazione della clip. La cerniera della clip è posizionata inizialmente in corrispondenza della mezzeria della valvola, vicino al bordo dei lembi con la clip aperta I bracci vengono quindi ruotati per simulare la chiusura, riproducendo così l’afferraggio dei lembi. 

In una seconda fase viene simulato il ciclo cardiaco della valvola riparata con la clip, valutando sforzi e deformazioni nelle diverse regioni.

In una terza fase, sulla base dei risultati ottenuti, si procede alla previsione dei principali parametri funzionali (area dell’orifizio, gradiente pressorio) e strutturali (carico trasmesso alla clip, stato di sforzo nei lembi) di interesse medico.

L’approfondimento della conoscenza degli effetti di questa tecnica potrà inoltre consentire in futuro possibili ottimizzazioni del dispositivo e mostra, in conclusione, l’importante ruolo che la simulazione numerica può rivestire in campo bio-medico. 

Ing. Andrea Avanzini

Ricercatore presso Dipartimento di Ingegneria Meccanica ed Industriale, Università  degli Studi di Brescia - Gruppo di Progettazione Meccanica e Costruzione di Macchine

 

Qualità e lavorazioni meccaniche: nuove frontiere di sviluppo

Nel settore delle lavorazioni uno degli obiettivi primari per quanto concerne le macchine di nuova generazione consiste nell’ottenere un’accuratezza finale di lavorazione dell’ordine dei decimi di micron. Per raggiungere un simile risultato è però necessario far fronte adeguatamente ad aspetti di stabilità termica strutturale e dinamica del sistema, quali ad esempio il controllo e la compensazione delle vibrazioni indotte dal processo e dalle forze inerziali, che possono “gravare” in maniera significativa sulla qualità/precisione della lavorazione stessa.        

E’ da questi presupposti che si è sviluppata la presente ricerca, concretizzata nel progetto Integ-Micro  (7FP-NMP-2007-3.5-2), finanziato dalla Commissione Europea e vede il coinvolgimento di venti partner industriali ed accademici a livello internazionale. Le attività di ricerca si focalizzano sullo sviluppo di macchine operatrici multitasking innovative che integrano sistemi intelligenti in grado di garantire elevata qualità nel lavorare forme complesse e caratteristiche miniaturizzate a basso costo ed eco-sostenibili. 

Il ruolo dell’Università di Brescia ha una doppia valenza: investigare possibili applicazioni di materiali multifunzionali per la realizzazione delle parti mobili delle macchine e sviluppare sistemi meccatronici di micro-clamping e micro-positioning del pezzo da lavorare e della tavola porta pezzo. 

Le strutture di macchina che si stanno studiando si basano su pannelli sandwich con anima in schiuma di alluminio (a celle aperte e chiuse) infiltrati da materiali a cambiamento di fase (PCM) quali cere paraffiniche. Le schiume metalliche permettono di garantire alle strutture un’elevata rigidezza a basso peso, mentre i materiali PCM sono capaci di immagazzinare calore a fronte di una variazione termica, mantenendo costante la propria temperatura. Le soluzioni identificate forniscono un duplice effetto alla struttura della macchina: riduzione delle vibrazioni dovute all’inerzia, grazie alle schiume metalliche leggere ma rigide, e stabilizzazione termica attraverso materiali a cambiamento infiltrati nella struttura. Tali soluzioni sono oggetto di brevettazione da parte dell’Università di Brescia.

Parallelamente sono in fase di ultimazione sistemi di micro-clamping e micro-positioning controllo attivo delle vibrazioni (AVC – Active Vibration Control). Le soluzioni proposte sono concepite per essere integrate come interfaccia intelligente tra tavola porta-pezzo e struttura di macchina per lavorazioni meccaniche ad alta precisione, come riportato in figura. I sistemi meccatronici sviluppati sono capaci di ovviare a problematiche di posizionamento nella lavorazione, principalmente dovute al clamping non corretto del pezzo che potrebbe far insorgere deformazioni locali e/o globali. Tali sistemi sono anche studiati per la compensazione attiva (quindi in loop chiuso) del disturbo di "micro-chatter", al fine di ottenere elevatissime qualità/precisioni di lavorazione. I dispositivi si basano su logiche di micro-movimentazioni definite da attuatori precaricati, ad elevata dinamica e forza, ed includono elementi innovativi capaci di ottimizzare la rigidezza e disaccoppiare forze trasversali agenti sugli attuatori stessi, al fine di utilizzarli nei processi di micro-taglio ad asportazione di truciolo. Lo sviluppo dei dispositivi è stato affrontato applicando tecniche di robust design per incrementare l’affidabilità e ridurre il LCC (Life Cycle Cost) dei sistemi.

Le soluzioni studiate faranno parte, a livello di prototipo, di una macchina di lavorazione che prevede l’integrazione di processi di microtornitura e microfresatura assistiti da lavorazioni laser. 

Da questi presupposti nasce un nuovo progetto, Copernico, finanziato anch’esso dalla Commissione Europea (7FP- NMP-2008-3.4-1) con il coinvolgimento di sedici partner internazionali. Il progetto ha l’obiettivo di creare una fabbrica virtuale capace di modellare e simulare gli eventi industriali al fine di ottimizzarne le performance richieste dal mercato.

Per conoscere più approfonditamente lo sviluppo dei progetti di ricerca contattate Francesco Aggogeri (francesco.aggogeri@ing.unibs.it).

A caccia di calore, per produrre energia

“L’energia è responsabile di tutto quello che accade nel mondo …” (J.W von Goethe, 1749- 1832) e non possiamo che assentire, anche a Brescia.

I temi di studio connessi alla conversione delle varie forme di energia sono numerosissimi e trasversali. Giusto come esempio, in una (una sola!) banca di dati bibliografici facilmente accessibile, si contano novanta riviste scientifiche legate al tema “Energia e Potenza”: molte dedicate agli aspetti tecnologici e scientifici connessi all’uso delle energie rinnovabili e, dell’energia nucleare. Alcune dedicate alla bio-energia, alla combustione, allo scambio termico, alla energia elettrica, al progetto degli edifici e alle analisi sullo stato dell’ambiente. Altre specializzate sui temi della sostenibilità ambientale e sulle politiche relative al clima. Una rivista in particolare è persino dedicata alla “Particuology” (!?!?); una seconda alla “Physical Mesomechanics” (!?!?). Forse è vero: “Non esistono in metafisica  idee e concetti più oscuri e incerti che quelli di potenza, forza, energia …” (David Hume, 1711-1776).

Nella nostra Facoltà di Ingegneria diversi sono i gruppi che, visto il generale interesse, in qualche modo ed a vari livelli, sono coinvolti in attività connesse con l’energia e le “macchine a fluido”. Ma, ovviamente, non tutti i temi su delineati sono oggetto di studio e ricerca presso la Facoltà.

Qui, ora, voglio introdurre un argomento tradizionalmente di stretta appartenenza al settore legato alle tecnologie di conversione energetica: la conversione termodinamica del calore in energia meccanica mediante motori termodinamici in ciclo chiuso.

Alcuni esempi applicativi: (1) utilizzo del calore da sorgenti di energia rinnovabile (geotermico, solare, combustione di biomassa); (2) energia meccanica dalla combustione di biogas, rifiuti … (3) produzione di energia meccanica mediante recuperi termici; (4) la mico-cogenerazione; (5) sfruttamento dei gradienti termici naturali.

La conversione termodinamica del calore avviene con un motore all’interno del quale un fluido opera in modo ciclico. Se il fluido operativo non viene in alcun modo prelevato e scaricato nell’ambiente, ma rimane costantemente confinato nella macchina, il motore opera in ciclo chiuso. La macchina a vapore ne rappresenta un classico esempio. Essa fu concepita da Thomas Newcomen (1663-1729) e migliorata da James Watt (1736-1819). Il ciclo oggi impiegato è il risultato dello studio termodinamico di William J.M. Rankine (1820-1872) e di uno straordinario perfezionamento tecnologico. Le numerose sorgenti di calore non del tutto convenzionali che oggi si vanno a sfruttare e la necessità di realizzare macchine con taglia di potenza molto variabile (anche di un fattore 1000) rendono però spesso inadatto il ciclo a vapore tradizionale. Al Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale sono in corso, da diversi anni, anche in collaborazione con industrie del settore, studi su cicli chiusi termodinamici e macchine a fluido che trovano particolare e utile applicazione in settori come quelli su elencati. Lo studio e l’attività di ricerca riguardano: (a) l’analisi di nuovi fluidi di lavoro; (b) la valutazione delle loro prestazioni termodinamiche; (c) la determinazione sperimentale della stabilità termica dei fluidi; (c) lo studio fluido-dinamico delle specifiche macchine da impiegare.

L'impiego di motori termodinamici "non convenzionali" può spesso garantire un miglior impiego delle risorse energetiche e i gruppi di ricerca presenti al DIMI hanno certamente le competenze per contribuire in modo attivo al loro sviluppo. Per info, collegatevi al sito di Costante Invernizzi, docente del DIMI, cliccando qui.   

DIMI: cosa puoi trovare da noi

Il DIMI ha avuto origine nell’Anno Accademico 1982/1983, in concomitanza con l’istituzione dell’Università degli Studi di Bre¬scia. All’epoca si trattava dellʼUnità Operativa Predipartimentale (UOP) di Ingegneria Meccanica e presso la Facoltà di Ingegneria era attivo solo il corso di Laurea in Ingegneria Meccanica; nel 1992 divenne Dipartimento di Ingegneria Meccanica e nellʼestate del 2006 assunse la nuova denominazione di “Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale” (DIMI), nome che vuole sottolineare lʼampliamento di competenze e di interessi sviluppatisi internamente negli ultimi anni.

A quasi trent’anni dalla sua costituzione, il Dipartimento conta più di 130 dipendenti, fra professori, ricercatori e personale tecnico-amministrativo, e rappresenta uno dei Dipartimenti più grossi dell’Università di Brescia (clicca qui per accedere a dettagli sullo staff).

Negli anni il DIMI ha sviluppato dimensioni e competenze trasversali tali da poter ora fungere da buon punto di riferimento per quanto riguarda lo stato della ricerca nel settore dell’ingegneria meccanica e industriale del territorio bresciano e non solo.

Presso il DIMI lavorano ben 17 gruppi di ricerca (*) di riconosciuta fama nazionale ed internazionale, che coprono altrettanti settori scientifici. Negli ultimi anni la necessità di avviare linee di ricerca sempre più trasversali e multidisciplinari hanno fatto si che questi gruppi avviassero tra loro collaborazioni scientifiche che hanno permesso di partecipare a progetti finanziati da enti locali (Regione Lombardia) e soprattutto dalla Comunità europea. In questo modo si sono formati nel Dipartimento gruppi trasversali di ricerca che hanno superato le tematiche relative al singolo settore scientifico.

Le capacità di tutti questi gruppi sono testimoniate dalle numerose pubblicazioni su riviste internazionali e dalle partecipazioni a convegni (mediamente 150 all’anno), ma anche dal numero di brevetti, sebbene per ora ancora limitato.
Il Dipartimento ha inoltre all’attivo 69 convenzioni internazionali con enti, istituti di ricerca ed università, la maggior parte delle quali interne a progetti di ricerca finanziati. Vi sono anche una serie di contatti (una decina) con convenzione in via di definizione.
E la ricerca presso il DIMI è in progressiva crescita, infatti negli ultimi 10 anni i contributi derivanti dall’attività commerciale e dalle convenzioni con le aziende sono più che raddoppiati, privilegiando fortemente la ricerca applicata; i contributi dall’Europa hanno raggiunto dimensioni simili al fatturato per attività commerciale, solo i contributi nazionali (ministeriali) hanno subito un calo di circa il 30%, sopperiti però da un buon aumento dei contributi regionali e di enti locali.

Per promuovere ulteriormente la ricerca e la trasversalità di competenze, nel 2011 il DIMI ha inoltre distribuito 80.000 € di fondi interni per dare il via ad alcuni progetti di Dipartimento selezionati in base ad un bando.

Presso il DIMI sono poi presenti molteplici laboratori scientifici (**), dotati di strumentazione allʼavanguardia utilizzata sia per scopi prettamente di ricerca sia in vari casi per servizi alle aziende. Il Dipartimento è inoltre accreditato presso la Regione Lombardia come CRTT (Centro di Ricerca per il Trasferimento Tecnologico).
Notevoli sono i contatti con le imprese del territorio con le quali si collabora con attività di ricerca e consulenza.

In che modo imprese e DIMI possono collaborare?
Esistono diverse modalità di collaborazione università-azienda nell’ottica di sviluppo di una ricerca congiunta, caratterizzate da diversi livelli di coinvolgimento, anche finanziario:

1- Tesi: le aziende possono fornire un tema di tesi di interesse che il docente propone agli allievi come oggetto dell’esame di laurea. Non vi è alcun onere pecuniario per l’azienda ed i risultati sono pubblici. Tuttavia la tesi può essere secretata e quindi, alcuni dati sensibili possono essere non pubblicizzati.

2- Stage: le aziende possono ospitare studenti o ex studenti per tirocini formativi e di orientamento. Un'occasione che consente all'azienda di conoscere giovani promettenti, da inserire successivamente nella sua scuderia, e comunque di impostare rapporti diretti con le strutture di ricerca alle quali i ragazzi afferiscono.

3- Attività in “conto terzi” (attività commerciale): il DIMI può fornire prestazioni a pagamento a enti pubblici o privati, per realizzare attività di ricerca (pura o applicata, consulenza, formazione, progettazione e analisi scientifica, ma anche controlli di qualità e produzione, prove, misure e sperimentazioni). Le aziende, quindi, possono richiedere l'esecuzione di analisi e prove per le quali il Dipartimento ha un tariffario specifico. In questo tipo di contratto risultano possibili agevolazioni fiscali.

4- Convenzioni: mediante una opportuna convenzione onerosa o meno, le aziende possono sviluppare con il Dipartimento veri e propri progetti di ricerca. Anche in questo caso, i risultati ottenuti nel corso della ricerca sono di norma di proprietà dell'azienda che l'ha commissionata. In questo tipo di contratto risultano possibili agevolazioni fiscali.

5- Finanziamento di Contratti di ricerca (assegnista): le aziende possono finanziare completamente o parzialmente i cosiddetti “contratti di ricerca a progetto”. In concerto con l’Università si definisce un’attività di ricerca congiunta che verrà svolta da un laureato, selezionato dopo apposito concorso. In questo tipo di contratto risultano possibili agevolazioni fiscali.

6- Finanziamento di Borse di dottorato: i dottorandi sono gli studenti di terzo livello dell'università. Quelli cioè già laureati e motivati a continuare gli studi. Se viene impostata una collaborazione in quest'ambito, il dottorando è coinvolto per un triennio, in un'attività molto strutturata e inserita in un progetto di ricerca ampio e articolato, concordato con l'azienda. In questo tipo di contratto risultano possibili agevolazioni fiscali.

7- Progetti congiunti: le aziende e le università, insieme, possono partecipare a bandi nei quali è espressamente richiesta la realizzazione di progetti che prevedano il coinvolgimento congiunto di università e aziende. In questo caso verrà rimborsata dall’ente finanziatore una parte delle spese sostenute.

8- Centri di competenza universitari: enti pubblici e/o privati, possono finanziare Centri di competenza universitari, generalmente costituiti su specifici temi di ricerca, di norma trasversali su differenti gruppi di ricerca. Le attività, normalmente, si configurano in realizzazione di progetti di ricerca sia di base, sia applicati; organizzazione ed erogazione di attività seminariali e convegnistiche; organizzazione ed erogazione di attività di formazione ecc..

9- Spin off: un ente / azienda, può essere socio di uno spin off universitario (normalmente una s.r.l.), che si costituisce allorquando si sviluppa un’attività imprenditoriale su una ricerca nata in Università. L’Ateneo supporta, con diverse modalità, con opportune convenzioni e servizi lo spin off; di norma l’Università è socia con quota di minoranza.

 

(*) Gruppi di ricerca
• Disegno e metodi per l’ingegneria industriale
• Economia applicata
• Fisica sperimentale
• Fisica tecnica ambientale
• Fisica tecnica industriale
• Fondamenti chimici delle tecnologie
• Impianti industriali meccanici
• Ingegneria economico-gestionale
• Macchine a fluido
• Meccanica applicata alle macchine
• Metallurgia
• Misure meccaniche e termiche
• Progettazione meccanica e costruzione di macchine
• Scienza e tecnologia dei materiali
• Sistemi per lʼenergia e lʼambiente
• Sociologia dei processi economici e del lavoro
• Tecnologie e sistemi di lavorazione.

(**) Laboratori del DIMI

• Laboratorio Didattico di Misure Meccaniche e Termiche
• Laboratorio di Chimica per le Tecnologie
• Laboratorio di Fisica Tecnica ed Acustica
• Laboratorio di Meccanica Applicata e Robotica
• Laboratorio di Metallurgia
• Laboratorio di Scienza e Tecnologia dei Materiali
• Laboratorio per Prove di Contatto Ciclico
• Laboratorio di Tecnologia Meccanica
• Laboratorio di Macchine a fluido e Sistemi per la conversione della energia