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  • 1. University of Bologna - Italy DIEM – Engineering FacultyECONAUTQUALITÀ, RICICLABILITÀ EDECO-SOSTENIBILITÀ NELLE UNITÀ DA DIPORTOProf. Ing. Alfredo Liverani • Facoltà di Ingegneria - Bologna • Dipartimento DIEM, Viale del Risorgimento 2, Bologna • Tecnopolo della Nautica – CIRI-MAM – Unità Operativa Nautica
  • 2. il progetto sul “Bando distretti”• POS FESR 2007-2013 Bando regionale con Delibera n. 1631 del 26/10/09 “Dai distretti produttivi ai distretti tecnologici”• Scadenza: 01/02/2010• Durata: 2010-2012• Bando diretto alle grandi aziende del settore
  • 3. il progetto sul “Bando distretti”EcoNaut – Qualità, riciclabilità ed eco-sostenibilitànelle unità da diportoUna proposta per avviare un nuovo modo di progettare e realizzare unità da diporto con l’obiettivo di ottenere: o ecosostenibilità o riciclabilità o automatizzazione o sicurezza o comfort
  • 4. partnersRIBA COMPOSITESItalmodel VTR S.r.l.u.(CANTIERI DEL PARDO - Grand Soleil)CANTIERI NAUTICI SOLERI
  • 5. enti di ricerca coinvoltiUniversità di BolognaFacoltà di Ingegneria – DIEMCenturia RITRomagna Innovazione TecnologiaMATMEC – Laboratorio materialiper la progettazione meccanicaINTERMECH – Interlaboratorioper la meccanica avanzata
  • 6. sostenitori e collaborazioniDenominazione Localizzazione Tipologia Forma del sostegnoLyondell Basell Ferrara (FE) Impresa Manifestazione di interesseCNA Ravenna Ravenna (RA) Associazione di categoria Manifestazione di interesseCamera di commercio di Ravenna (RA) Ente locale Manifestazione di interesseRavenna Azienda speciale della CameraEurosportello di Ravenna Manifestazione di interesse Ravenna (RA) di Commercio di RavennaConfindustria Emilia- Bologna (BO) Associazione di categoria Manifestazione di interesseRomagna Ravenna (RA) Ente locale Manifestazione di interesseComune di RavennaProvincia di Ravenna Ravenna (RA) Ente locale Manifestazione di interesse
  • 7. l’impegno finanziarioLaboratorio EcoNaut Qualità, riciclabilità ed eco-sostenibilità nelle unità da diportoAcronimo EcoNautCosto complessivo previsto del € 2.244.935,00programmaContributo regionale richiesto € 928.800,00Durata (in mesi) 24
  • 8. risorse coinvolte gg/uomo Titolo dell’OR previsti1 Compositi a matrice naturale 7132 Metodologie di calcolo per materiali a forte anisotropia 12203 Poliolefine per la nautica 4204 Deposizione robotizzata di materiale semi-fluido 10435 Produzione a basso impatto ambientale di componentistica nautica 909 TOT. GG/UOMO PREVISTI 4305Circa 8 ricercatori coinvolti a tempo pienoPersonale universitario e aziendale impegnato
  • 9. l’eco-sostenibilità nella nautica• 1998, anno nel quale è entrata in vigore la Direttiva Europea 94/25/CE (la Direttiva che prevede e regola la cosiddetta marcatura CE per le imbarcazioni da diporto);• Il RINA, il Registro Italiano Navale ha raccolto la sfida di questi anni proponendosi come primo Ente di Classifica al mondo a proporre, specificatamente per delle unità da diporto di lunghezza superiore ai 35 metri, uno standard che sia garanzia dei più alti livelli in materia di protezione ambientale, con norme che vanno oltre quanto previsto dalle normative internazionali. Lo standard "Green Star" è quindi una notazione che va ad arricchire il certificato di classe di una nave da diporto, garantendo ladozione di soluzioni tecniche finalizzate alla prevenzione dellinquinamento del mare e dellaria.
  • 10. l’eco-sostenibilità nella nauticaProblematiche di prodotto e di processo non solo per navi oltre i 35 metri, ma anche pernatanti da diporto:• elevata riciclabilità del manufatto;• uso di stampi semplici e/o costruzioni prive di stampi;• pulizia degli ambienti di lavoro;• riduzione dell’energia richiesta per la produzione dei manufatti.
  • 11. i filoni di ricerca del progettoLe principali attività del progetto puntano sulle tematiche della:• riciclabilità ed ecosostenibilità: saranno sviluppate e testate diverse soluzioni, come scafi e interni in materiale polimerico ad alta resistenza, ma riutilizzabili dopo fusione e con conseguente reimpiego dopo una nuova modellazione; uso di compositi con basi riciclabili come bamboo e canapa, nonché leganti non epossidici e con caratteristiche di separabilità dalle altre componenti; realizzazione di forme complesse anche senza l’uso di stampi tramite applicazione a caldo di “lastre” di materiali ecocompatibili.• automatizzazione: per la riduzione del rischio per le attività lavorative umane e per la qualità del prodotto; impiego di isole robotizzate per la deposizione di materiale potenzialmente pericoloso e per il drastico miglioramento della qualità della realizzazione degli scafi; impiego di bracci robotici per il miglioramento della precisione di lavorazione e per ripetibilità delle operazioni complesse (spessori di laminazione costante, controllo dimensionale, ecc.).
  • 12. i filoni di ricerca del progettoLe principali attività del progetto puntano sulle tematiche della:• sicurezza: l’impiego di materiali ecocompatibili per auto-riparazione in caso di danni e piccole collisioni costituisce un aspetto che potrà portare il natante a nuovi livelli di sicurezza in mare; lo studio di nuovi sistemi di diagnosi su scafi ed attrezzature sia nella fase di controllo del manufatto (controllo qualità), sia in dinamico, ovvero in mare, durante l’uso del natante.• comfort superiore (riduzione dell’inquinamento acustico): la drastica riduzione della rumorosità interna ed esterna di un natante è uno dei fattori di comfort acustico più facilmente percepibili dal cliente. La progettazione a comfort acustico prevede capacità predittive e simulative complesse, nonché l’uso di materiali e geometrie opportunamente studiati.
  • 13. attività
  • 14. attività
  • 15. OR1: compositi a matrice naturale__Obiettivi__Realizzazione di un prototipo funzionante di natante a vela con fibre di bamboo.Verrà anche vagliata la possibilità di accoppiamento con matrici biodegradabili (termoplastiche, p.es. amido-sorbitolo o acido polilattico, o termoindurenti: p.es. a base di olio di castoro o di soia) per ottenereun composito completamente sostenibile e biodegradabile.__Attività__realizzazione di provini dei materiali di interesse;la progettazione e realizzazione di uno stampo per la realizzazione di uno scafo in composito con matrice dibamboo. Lo stampo richiede una progettazione completamente diversa rispetto alla costruzione in vetroresinaa causa della diversa rigidezza delle singole fibre di bamboo;deposizione robotizzata delle fibre di bamboo e dell’impregnante;test di deposizione robotizzata di composito con matrice di bamboo e poliolefine.
  • 16. OR2: metodologie di calcolo per materiali a forte anisotropia__Obiettivi__Messa a punto di uno o più modelli numerico-sperimentali per uso ottimizzato dei materialicompositi di nuova generazione.Mediante questi modelli sarà possibile ottimizzare la disposizione e l’analisi delle laminazioni.Generazione di una lista sequenziale di pelli e modelli CAD 3D e 2D delle pelli in posizione finale esviluppate in pianoCalcolo dei margini di sicurezza, del fattore di sicurezza e del failure index, e visualizzazione informa di mappatura.__Attività__Il sistema di calcolo ad elementi finiti permette di scomporre una struttura complessa in elementibasici che replicano il comportamento strutturale di un concio elementare del componente. In talmodo, definito il comportamento del singolo elemento, sarà possibile ricostruire il comportamentodell’intera struttura. La messa a punto del comportamento del singolo elemento (attraverso lacaratterizzazione strutturale mediante provini in laboratorio) diventa quindi il punto di partenza el’attività principale di questo OR.Al termine della realizzazione dei prototipi di natanti, verranno verificate sui prototipi stessi, lepreviste condizioni di lavoro, in modo da validare completamente i modelli numerico-sperimentali.
  • 17. OR3: poliolefine per la nautica__Obiettivi__Questo OR prevede la progettazione e realizzazione di un prototipo di scafo e interni in materialepoliolefinico di tipo polipropilene, caricato opportunamente per ottenere i valori adeguati di resistenzastrutturale. La stessa tecnologia sarà applicata con possibilità di “saldatura” di lastre di materiale plasticoanche per gli interni strutturali e non del natante.• Materiale poliolefinico ad alto modulo per l’impiego nautico.• Produzione di piccole quantità di tale materiale per i test e i prototipi.__Attività__Impiego di materiale poliolefinico ad alto modulo e con capacità di essere deposto senza il classico stampo apressofusione.Più in dettaglio sono previste le seguenti attività:• messa a punto in laboratorio (presso il sostenitore Basell) del nuovo composto;• progettazione e realizzazione di un prototipo di scafo con tale materiale;• progettazione e realizzazione di un prototipo di interni in materiale poliolefinico;• fornitura prototipale di materiale per la costruzione di un prototipo presso Ferretti;• predisposizione dei test per un altro composto: poliolefine rinforzata con fibra di bamboo.
  • 18. OR4: deposizione robotizzata di materiale semi-fluido__Obiettivi__Analisi della deposizione di materiale semi-fluido da parte di robot antropomorfi.__Attività__Impiego di robot antropomorfo per l’accurata deposizione di materiale semi-fluido (poliolefine,gelcoat, ecc.) sugli stampi per la realizzazione dello scafo. Date le dimensioni degli scafi il robotnon è in grado di coprire completamente il campo di lavoro. E’ quindi necessario che il robotvenga “trasportato” da un portale (con ulteriori 3 assi di movimento) che consenta lamovimentazione lungo tutta la superficie dello stampo.I vantaggi dell’uso di un sistema robotizzato possono essere riassunti in:• completa ripetibilità della deposizione;• precisione di posizionamento e quindi di spessore del materiale deposto;• precisione dimensionale superiore del manufatto;• pulizia in cantiere;• riconfigurabilità mediante riprogrammazione del prodotto;• completa integrazione con sistemi CAD/CAM (progettazione assistita e design) per la produzione.
  • 19. OR5: produzione a basso impatto ambientale di componentistica nautica__Obiettivi__Progettazione e realizzazione di un albero avente profilo alare in materiale composito,realizzato con processo a basso impatto energetico.Analisi in real-time del comportamento strutturale dell’albero.__Attività__Le attività necessarie allo sviluppo di un componente molto complesso come un albero pernatante a vela passano attraverso queste fasi:• laminazione di preimpregnati con metodo sottovuoto e ciclo in autoclave;• stampaggio in pressa;• polimerizzazione sottovuoto e ciclo termico;• realizzazione di modelli con lavorazioni meccaniche a controllo numerico;• realizzazione di stampi in materiali compositi e/o leghe leggere;Questo OR prevede inoltra la realizzazione ed installazione di un sistema di controllo attivoe verifica del comportamento strutturale dell’albero durante il suo funzionamento reale.
  • 20. risultati attesi• Uno scafo di 37 piedi in composito di bamboo; lo stampo verrà modificato partendo da un’unità attualmente a disposizione del Cantiere del Pardo e adattato opportunamente per l’impiego di fibre di bamboo (che risultano più rigide rispetto a quelle di vetro).• Uno scafo delle stesse dimensioni utilizzando un robot antropomorfo per la deposizione di stratificazioni ottimizzate di poliolefine ad alto modulo. In questo caso lo stampo dovrà essere modificato per sostenere i 200 di temperatura di “colata”.• Un albero in materiale composito (a base carbonio) che abbia caratteristiche meccaniche estremamente simili a quello in corpo unico e che utilizzi un processo produttivo con risparmio energetico di oltre il 40% nella fase di cottura.• Una metodologia di calcolo efficace che permetta di avere valutazioni preventive del comportamento strutturale del manufatto molto accurate. Tale manufatto potrà essere in composito di carbonio, composito a matrice naturale oppure una poliolefine a singolo componente.

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