RIDITT, la Rete Italiana per la Diffusione dell’Innovazione e il Trasferimento Tecnologico alle imprese, segnala tecnologie e competenze sviluppate dai principali laboratori e centri di ricerca italiani
Micro e nanotecnologie per sensori di deformazione posizione
Lo sviluppo di nuovi materiali “intelligenti” e funzionali rende disponibili alle imprese tecnologie innovative molto promettenti nel campo dei sensori e degli attuatori. Ne è un esempio il composto elasto-magnetico messo a punto grazie alla collaborazione di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Fisica della Materia (INFM), del Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione dell’Università “Federico II” di Napoli e della PROMETE Srl, una spin off company dell’INFM attiva nella Regione Campania, operante ormai da 10 anni nel campo dell’innovazione e del trasferimento tecnologico.
I ricercatori, che hanno brevettato il risultato della ricerca in vista di una rapida applicazione industriale, hanno dato origine a un nuovo smart material elasto-magnetico polimerico, utilizzabile come attenuatore di vibrazioni e sollecitazioni oscillatorie, le cui applicazioni risultano molto promettenti nel campo dell’ingegneria civile e nell’industria automobilistica, navale e aeronautica. In particolare, la tecnologia si presta a essere impiegata come sensore di deformazione e di micro-controllo di posizione e, grazie alle specifiche caratteristiche del composto, può essere sfruttata anche per applicazioni dove è necessario realizzare forme particolarmente complesse e per strumenti di interesse biologico.
Una delle applicazioni di tale materiale è realizzata mediante alternanza di strati di materiale polimerico magneto-elastico rigido e strati di materiale elastico non magnetico, legati insieme da un sottile strato di silicone. L’alternanza di strati di diversa natura rende il composto un efficace strumento di attenuazione passiva di vibrazioni spontanee.
Le componenti rigide sono realizzate attraverso l’inclusione di micro e nano particelle ferromagnetiche di Sm2Co7 (dimensione media pari a 3 micrometri) magnetizzate in modo permanente a 45° rispetto all’asse longitudinale del campione e disperse in una matrice di silicone. La magnetizzazione così ottenuta risulta proporzionale al numero stesso di micro e nano inclusioni. Le componenti rigide del multistrato vengono disposte con i poli magnetici uguali affacciati dallo stesso lato in maniera da provocare tra di essi un’elevata forza repulsiva in grado di rendere il materiale tanto più rigido quanto maggiore risulta la compressione a cui esso è soggetto. è anche possibile, per particolari applicazioni, far sì che la rigidità diminuisca con la forza applicata. Tutto ciò si traduce in una eccezionale risposta non lineare del materiale alle sollecitazioni elastiche, tendendo a eliminare così spontaneamente le risonanze meccaniche.
Confrontato con i tradizionali smorzatori passivi in commercio, il nuovo materiale risulta particolarmente efficace nell’attenuazione di sollecitazioni vibrazionali esterne, il tutto indipendentemente dalla presenza di uno strumento ausiliario di controllo e attivazione.
Sistema wireless per il monitoraggio strutturale dei ponti
I disagi legati alla chiusura dei ponti e al forzato isolamento di intere aree geografiche in occasione di eventi di crisi meteorologica potrebbero essere notevolmente ridotti grazie a una nuova tecnologia sviluppata da Lachesi, un’azienda dell’I3P del Politecnico di Torino.
Il problema è noto ed è stato fortemente evidenziato in occasione delle emergenze connesse con le alluvioni del 1993, 1994 e 2000: in condizioni di crisi meteorologica e in assenza di informazioni attendibili, i ponti nelle zone a rischio idrogeologico vengono, in via precauzionale, chiusi a causa della possibilità che si verifichi il fenomeno dello “scalzamento” delle pile (scouring). Questa chiusura comporta spesso l’isolamento logistico di intere porzioni geografiche con conseguenti notevoli disagi per le popolazioni interessate.
A fronte di questi disagi, dalle analisi successive all’evento di crisi si evidenzia che circa l’80 per cento dei ponti chiusi per precauzione avrebbero potuto essere mantenuti aperti e agibili alla viabilità perchè lo scalzamento non si era, nei fatti, indotto. Proprio su questo aspetto si è concentrata l’attenzione del team di ricercatori dell’azienda torinese che, in collaborazione con il Politecnico di Torino e l’Istituto di Ricerca Mario Boella, hanno realizzato una sonda per il monitoraggio in remoto dei ponti che fornisce informazioni strumentali e oggettive sullo stato di sicurezza di queste opere durante situazioni a rischio.
La nuova tecnologia, brevettata e battezzata RENOsystem (Recognition Echoes Near Object system), offre quindi il duplice vantaggio di fornire informazioni attendibili a supporto delle decisioni in occasione di eventi di crisi meteorologica, nonché di garantire un continuo monitoraggio orientato sia alla sicurezza oggettiva della struttura sia alla prevenzione ragionata degli eventi in modo da renderli assolutamente controllabili.
La tecnologia consiste in un nuovo dispositivo wireless in grado di fornire una misura dell’entità dell’erosione localizzata che si manifesta tipicamente ai piedi delle pile dei ponti in seguito, per esempio, a un evento straordinario di piena. Questo fenomeno, chiamato appunto scalzamento, è legato alla distorsione locale della corrente e al conseguente sviluppo di una fossa di erosione ed è la causa principale individuata nel crollo dei ponti fluviali in condizioni di crisi meteo.
Le sonde RENO non sono invasive per l’opera, funzionano in continuo e trasmettono i dati, relativi alle misure effettuate, a una centrale operativa remota con tecnologia radiomobile GPRS/UMTS o satellitare che si interfaccia direttamente con gli organismi demandati alle operazioni di intervento in caso di crisi meteo. In alternativa il sistema RENO installato sul ponte può essere dotato di un modulo di elaborazione e comandare direttamente un semaforo all’ingresso del ponte.
Le sonde RENO non sono invasive per l’opera, sono autonome a livello energetico e trasmettono i dati, relativi alle misure effettuate, a una centrale operativa disposta remota, il RENOnet, basato su tecnologia radiomobile GPRS/UMTS o satellitare. Tale centrale operativa si interfaccia direttamente con gli organismi demandati alle operazioni di intervento in caso di crisi meteo. Il sistema RENO, installato sul ponte, può essere inoltre dotato di un modulo aggiuntivo di elaborazione e comandare così, direttamente, un semaforo all’ingresso del ponte senza passare attraverso la centrale operativa.
