Studio delle caratteristiche adesive, super-idrofobe, lubrificanti di rivestimenti e superfici biomimetiche micro- e nano- strutturate. L’obiettivo è quello di proporre soluzione ingegneristiche innovative per il controllo dell’attrito, della bagnabilità, dell’adesione e della qualità dei rivestimenti per applicazioni nell’ambito dell’energy efficiency, della micro-robotica, dei sistemi di controllo e sicurezza degli ambienti, oltre che più classicamente in tutti i sistemi tribologici quali: tenute, pneumatici, cuscinetti lubrificati.
I principali goal attesi riguardano lo sviluppo di metodologie di progettazione e sperimentazione per l’ottimizzazione delle caratteristiche geometriche, meccaniche, tribologiche, chimiche e funzionali delle superfici.
In particolare: (i) vengono analizzati i meccanismi fondamentali che regolano l’attrito, l’adesione, la superidrorepellenza, considerando il contributo e l’influenza delle proprietà meccaniche e chimiche delle superfici e la loro micro- e nano- geometria, (ii) si sviluppano metodologie numeriche non convenzionali e innovative per comprendere il comportamento di sistemi naturali e prevedere il comportamento di superfici microstrutturate artificiali in condizioni di contatto secco e mediato da fluido, (iii) si fabbricano superfici micro e nanostrutturate con tecniche plasma etching and treating, laser texturing e emulsificazione in acqua; Per la caratterizzazione delle proprietà geometriche, adesive, idrofobe, di attrito e meccaniche vengono utilizzate tecniche di misura e strumentazione avanzata: microscopio confocale, microscopia a forza atomica, microtribometro, tribometri pin-on-disk, microscratch e sistemi di nano indentazione, ultrasuoni correnti parassite e termografia attiva.

Per maggiori info: Tribology Lab (TriboLAB)

Il gruppo svolge la sua attività di ricerca con l’obiettivo di comprendere i meccanismi fondamentali che governano l’emergere della collective intelligence nei sistemi complessi, siano essi gruppi di persone, di robots, di animali o insiemi di agenti software. L’obiettivo di medio-lungo termine è quello comprendere e descrivere il comportamento decisionale degli individui per la soluzione di problemi complessi nelle organizzazioni, sviluppare tecniche di intelligenza artificiale per problemi di ottimizzazione, e individuare mediante studio sperimentali le determinanti dell’intelligenza collettiva dei team. L’attività coinvolge un gruppo di ricerca interdisciplinare costituito da docenti, e dottorandi dei settori della Ingegneria Economico Gestionale (SSD: ING-IND/35) e della Meccanica Applicata alle Macchine (SSD: ING-IND/13). Il gruppo di ricerca svolge la sua attività all’interno di una rete internazionale di ricerca ed in particolare con i gruppi del prof. Anand Nair (Michigan State University) sul comportamento decisionale degli individui, con il prof. Grigolini (University of North Texas) sugli algoritmi di ottimizzazione basati sull’intelligenza collettiva dei team e con la prof. Mirta Galesic (Santa Fe Institute) su tecniche di analisi sociale sull’intelligenza collettiva dei team.

L’attività di ricerca nel campo della fluidodinamica computazionale di base e applicata alla soluzione di problemi di ingegneria presso il Politecnico di Bari (e prima presso l’Università degli studi di Bari) ha una tradizione circa quarantennale e ha coinvolto tre generazioni di studiosi. Attualmente, il gruppo si occupa dello sviluppo di modelli e metodi numerici e della simulazione di flussi complessi come l’interazione tra valvole cardiache e flusso sanguigno; i meccanismi di transizione da flusso laminare a flusso turbolento; la combustione non premiscelata in regimi di flusso subsonico e supersonico. L’attività di ricerca nel triennio 2011-2013 può essere sintetizzata nelle seguenti quattro linee di ricerca.

TITOLO LINEA 1: MODELLISTICA DI GAS REALI REAGENTI E NON REAGENTI DESCRIZIONE

Nell’ambito di tale linea di ricerca si affrontano gli aspetti di modellistica di flussi reagenti in regime subsonico e supersonico; in particolare, si studiano e sviluppano modelli di combustione di tipo flamelet con l’obiettivo di ridurre i tempi di calcolo per fissata accuratezza della simulazione e studiare gli effetti del plasma sul controllo della fiamma. Inoltre, per quanto riguarda i flussi ipersonici, si sviluppano modelli di calcolo delle proprietà dei gas rarefatti in presenza di dissociazione e ionizzazione per lo studio di problemi di rientro in atmosfera di veicoli spaziali. Infine, mediante un approccio ai contorni immersi, si affronta la simulazione multiscala dell’evoluzione di correnti piroclastiche e stratificate, tipiche delle eruzioni vulcaniche.

TITOLO LINEA 2: INTERAZIONE FLUIDO-STRUTTURA E APPLICAZIONI BIOMEDICHE.

L’attività di ricerca è incentrata sullo sviluppo di algoritmi di interazione fluido-struttura, accurati ed efficienti, per il trattamento di geometrie in movimento sotto l’azione del fluido circostante. La tecnica sviluppata consente di considerare più corpi di varia natura, rigidi o deformabili e interagenti fra loro. La metodologia è applicata con successo in diversi campi dell’ingegneria biomedica: (i) flusso di sangue all’interno di protesi aortiche, (ii) trasporto di particelle di forma arbitraria all’interno del sistema circolatorio.

TITOLO LINEA 3: STABILITÀ DEI FLUSSI E TRANSIZIONE AL REGIME TURBOLENTODESCRIZIONE.

L'attività riguarda l'analisi di stabilità di alcuni flussi base e lo studio dei meccanismi fondamentali di transizione da flusso laminare a flusso turbolento. Diverse tecniche di analisi sono impiegate: metodi di analisi degli autovalori dell'operatore differenziale corrispondente alle equazioni di Navier-Stokes; metodi di ottimizzazione basati sui moltiplicatori di Lagrange (direct-adjoint approach) per individuare le perturbazioni con amplificazione massima; simulazioni numeriche dirette (direct numerical simulation). Lo studio tende a investigare le motivazioni per cui la transizione avviene in corrispondenza di valori del numero di Reynolds più bassi dei valori critici previsti dall'analisi di stabilità classica.

TITOLO LINEA 4: TURBOMACCHINE

Simulazione basata sulla risoluzione delle equazioni di Navier-Stokes mediate alla Reynolds di flussi bi- e tri-dimensionali all’interno di turbomacchine. L’attività riguarda lo studio di diverse problematiche peculiari di alcune tipologie di turbomacchine: 1) sviluppo di metodi innovativi, basati sull’approccio ai contorni immersi, per il calcolo dello scambio termico coniugato in turbine a gas; 2) modelli di calcolo di pompe multi-stadio ad elevate prestazioni per la valutazione delle curve caratteristiche e la stima delle condizioni di incipiente cavitazione; 3) modelli di calcolo dei coefficienti di rigidezza e smorzamento di tenute per pompe multistadio ai fini della caratterizzazione rotordinamica.

Studio teorico e sperimentale della risposta dinamica di macro- e micro-sistemi vibranti, finalizzato all’dentificazione strutturale e allo studio dei meccanismi di damping. Metodologie innovative per lidentificazione strutturale e loro applicazioni di frontiera. Tale filone di ricerca è condotto conlo scopo di realizzare i seguenti obiettivi: (i) sviluppo di algoritmi per lanalisi modale di veicoli stradali e ferroviari in condizioni di esercizio, mediante idonee formulazioni di Operational (o Output-only) Modal Analysis. (ii) Messa a punto di strumenti diagnostici per veicoli stradali e ferroviari e relative infrastrutture, tramite metodi basati su vibrazioni. (iii) Elaborazione di procedure per lidentificazione di strutture caratterizzate dalla presenza di componenti aventi comportamento non lineare. Nel campo dellinterazione fluido-struttura, metodiche per la modellazione di macro- e micro-sistemi vibranti in liquido e ingas. La ricerca è condotta con la finalità di (i) descrivere la dinamica e le prestazioni di tali sistemi mediante la caratterizzazione delle forze espletate dal fluido sulla struttura, in termini di massa aggiunta e smorzamento idrodinamico e, in definitiva, di (ii) stimare le variazioni dei parametri modali (frequenze naturali e fattori di merito) dovute alla presenza del fluido. Lo studio è condotto nel caso, di estremo interesse applicativo, di oscillazioni di ampiezza finita. Nel settore dellacustica industriale, studio del campo sonoro in prossimità di pareti e strutture vibranti, denominato verynear acoustic field. La finalità principale è quella di valutare la possibilità di effettuare misure di vibrazione strutturale mediante misure acustiche della velocità delle particelle di fluido (particle velocity) che lambiscono la struttura vibrante e risultano mosse da essa. Linteresse applicativo risiede nel fatto che una tale tecnica di misura di vibrazione è alternativa alla vibrometria laser Doppler, nel campo delle non-contact techniques.

LINEA 1: COMBUSTIONE

Attività numerica e sperimentale volta ad approfondire la conoscenza dei meccanismi alla base dei fenomeni di instabilità termoacustica nelle turbine a gas, nonché volta allo studio della combustione di tipo MILD (Moderate and Intense Low-oxygen Diluted combustion). Obiettivi: per quanto concerne lo studio dell’instabilità di combustione nelle turbine a gas, tale tematica è nata dalla collaborazione del DMMM con l’Ansaldo Energia ed il Centro Ricerche della Combustione (CCA). Obiettivo è quello di migliorare il modello per l’instabilità di combustione in grado di prevedere le condizioni più pericolose di funzionamento, che portino alla progettazione di nuovi sistemi di smorzamento delle vibrazioni che possono instaurarsi in fase combustiva e danneggiare la camera di combustione.

LINEA 2: FONTI RINNOVABILI (EOLICO, SOLARE, OWC, BIOMASSE)

Studio della conversione dell’energia da fonti rinnovabili e/o alternative in un’ottica di generazione distribuita. Obiettivi: (i) Studio teorico-sperimentale di turbine eoliche ad asse verticale in grado di combinare i requisiti della funzionalità con quelli dell’aspetto estetico in un’ottica di inserimento di tali macchine nei sistemi distribuiti per la produzione di energia, coerentemente con il concetto di “Smart Grid”. (ii) Studio dei siti eolici e all’ottimizzazione di interi parchi eolici. Il tentativo è quello di determinare le condizioni puntuali di ventosità, sulla base dell’orografia del sito e delle condizioni generali di ventosità del luogo. (iii) Nell’ambito dei sistemi di conversione dell’energia ondosa, il gruppo di ricerca è interessato in particolare a sistemi di tipo OWC, che sfruttano le oscillazioni del livello dell’acqua prodotta dalle onde come pistone idraulico per attuare delle turbine; (iv) Studio delle biomasse

LINEA 3: MACCHINE IDRAULICHE

Il principale obiettivo è quello di condurre test per la caratterizzazione in condizioni di flusso permanente di turbomacchine motrici (turbine e/o pompe usate come turbine - pump as Turbine, P.a.T.) ed operatrici (pompe), con particolare attenzione rivolta alle misure di efficienza. Potranno essere condotti anche studi su componenti ausiliari quali gli organi di regolazione (valvole). Obiettivi: Nel breve termine, si intende portare a termine l’allestimento del banco prova pompe/turbine, costituito da un circuito chiuso e pressurizzato, per consentire la caratterizzazione delle turbomacchine durante il loro regolare funzionamento ma anche di favorire le condizioni che portino le macchine stesse ad andare in cavitazione. In parallelo a questo laboratorio, verrà anche ultimato un secondo circuito chiuso avente un tratto costituito da un canale a pelo libero in cui eseguire test su turbine idrauliche ad asse verticale (tipo Darrieus) per lo sfruttamento di piccole cadute disponibili.

LINEA 4: ANALISI E PROCESSAMENTO DI DATI SPERIMENTALI DA MISURE DI GRANDEZZE FISICHE

Analisi e post-processamento di dati provenienti da campagne di misura e/o da simulazioni con lo scopo di validare i modelli teorici proposti attraverso l’individuazione dei parametri più opportuni. In particolare, gli ambiti di interesse comprendono, oltre le applicazioni rivolte all’energia (misure non invasive di vibrazioni su palettaggio rotante, tecniche di misura della portata fluida in condotte, misure di scambio di energia termica in macchinari biomedici), anche l’analisi e elaborazione di immagini biomediche finalizzate a nuove e più accurate tecniche diagnostiche attraverso misure biometriche; ancora, attenzione è posta, nell’ambito della teoria delle misure, allo studio di tecniche statistiche più appropriate per la valutazione dell’incertezza di misura. Obiettivi: caratterizzazione di semplici e non invasive tecniche di misura per portata fluida; sviluppo di nuove e più efficienti tecniche di valutazione dell’affidabilità di macchine, o suoi componenti, di processi diagnostici industriali e biomedici; nell’ambito della teoria delle misure, nuove proposte per una più adeguata valutazione dell’incertezza di misura in vista della revisione della GUM.

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA

Studio termofluidodinamico dei sistemi di post-trattamento ai fini della limitazione delle emissioni inquinanti, studio delle fasi di aspirazione e scarico, e studio di sistemi per il controllo dei parametri di funzionamento dei motori. Obiettivi: (i) L’interesse per la termofluidodinamica attraverso i catalizzatori per il post-trattamento dei gas di scarico dei motori a combustione interna nasce dalla collaborazione con il CVIT di BOSCH. L’obiettivo è di definire dei modelli CFD che consentano di evitare la simulazione del flusso all’interno dell’intera matrice del catalizzatore sostituendola con una parte di dominio equivalente in grado di garantire le stesse perdite di carico e di far avvenire le stesse reazioni eterogenee di post-trattamento. (ii) Nell’ambito del progetto denominato Innovhead, si vogliono studiare mediante simulazione numerica le fasi di aspirazione e scarico di motori dotati di controllo variabile dell’alzata delle valvole. (iii) Per quanto concerne i dispositivi di controllo dei parametri dei motori a combustione interna, il raggiungimento degli obiettivi imposti dalle normative comunitarie in termini di emissioni prodotte dai motori a combustione interna è necessario dotare i motori di nuovi, economici ed affidabili strumenti per il controllo dei parametri di funzionamento. Per perseguire tale obbiettivo, il gruppo di ricerca sviluppa e testa sensori destinati all’ambito motoristico.

LINEA 6: OLEODINAMICA

Ottimizzazione delle prestazioni di impianti e componenti oleodinamici.
Obiettivi: (i) estendere l’utilizzo di distributori oleodinamici ad azionamento diretto ad applicazioni onerose in termini di portata e pressione, quali possono essere per esempio gli impieghi aerospaziali. (ii) Riduzione del fenomeno della cavitazione nelle valvole oleodinamiche. (iii) Progettazione di attrezzature oleodinamiche basata sull’analisi del comportamento transitorio.

LINEA 7: SCAMBIO TERMICO ED ENERGETICA AMBIENTALE

Studio della convezione naturale in presenza di flussi multifase e scambio termico mediante particelle ceramiche usate come vettore termico Obiettivi: Obiettivi: (i) L’attuale sviluppo dei calcolatori, sia in termini di velocità che di memoria, rende possibile affrontare tematiche impensabili fino a qualche anno fa, una di queste è costituita dai flussi bi-fase che rivestono notevole importanza in fenomeni naturali, per esempio il trasporto di particelle ed inquinanti solidi in atmosfera, e applicazioni industriali, per esempio lo scambio termico in apparecchiature che prevedono una fase gassosa mista ad una fase liquida. (ii) nell’ambito dell’attività relativa alla produzione di energia da biomasse è in fase di sviluppo un piccolo impianto turbogas a combustione esterna di biomassa.

Le ricerche in cui il gruppo è impegnato riguardano lo studio dellesistenza, della molteplicità e di alcune proprietà di regolarità delle soluzioni di equazioni e sistemi di equazioni differenziali non lineari di tipo variazionale.
I problemi che si considerano sono di particolare interesse nelle applicazioni e caratterizzati dal fatto di potersi tradurre nello studio dellesistenza e regolarità di punti critici di opportuni funzionali definiti su varietà immerse in spazi infinito dimensionali.
I metodi che si utilizzano sono metodi classici del Calcolo delle Variazioni, Analisi armonica, stime della funzione massimale di Hardy-Littlewood del gradiente, metodi variazionali di min-max e teorie dei punti critici di Ljusternik-Schnirelman e di Morse e, nei casi in cui i requisiti di regolarità e compattezza necessari per lutilizzo di tali teorie non siano soddisfatti, loro generalizzazioni e varianti.

Gli enti geometrici non-lineari sopra campi finiti costituiscono gli oggetti più significativi del presente progetto di ricerca. Il loro studio è fortemente motivato e finalizzato al conseguimento di risultati con ricadute immediate in applicazioni operative quali i codici correttori di errori, la crittografia a chiave pubblica, l’efficienza nel trasporto, i network, la robotica, l’ottimizzazione di reti wireless. L’espletamento delle attività di ricerca di questo progetto prevede una stretta collaborazione scientifica con diversi studiosi italiani e stranieri.

Il gruppo di ricerca intende sviluppare indagini relative a strutture geometriche mediante le quali si costruiscono codici algebrico-geometrici che siano in grado di correggere errori e che siano ottimali nel senso che i loro parametri raggiungono i valori estremi. Con tale obiettivo saranno studiati e classificati archi, calotte e superfici Hermitiane in spazi proiettivi, sopra campi finiti e di dimensioni varie, con metodi geometrici, combinatori e gruppali.

Studio dei processi di innovazione, principalmente utilizzando gli strumenti della ricerca empirica, ponendo il focus su eco-innovazioni, innovazioni sociali e innovazioni di tipo open. Le finalità consistono nell’individuare e sviluppare sistemi (cioè metodologie e strumenti) e best practice di supporto alla progettazione e gestione dei processi di innovazione nelle reti organizzative. Obiettivi: (i) analisi dei processi di innovazione a livello inter-organizzativo; (ii) Gestione dei processi di sviluppo di eco-innovazioni; (iii) Analisi dell’utilizzo della conoscenza scientifica nei processi di innovazione; (iv) Open innovation e mercati delle idee; (v) Analisi dei meccanismi di search & recombination nel processo di innovazione; (vi) Analisi dei processi di sviluppo di innovazioni sociali al fine di mutuare all’ambito business modalità organizzative e gestionali.

Studio dei modelli di gestione delle relazioni tra imprese nell’ambito delle supply chain e dei sistemi di imprese, con particolare attenzione alle questioni di sostenibilità. Obiettivi:  (i) Strategie e modelli di impresa sostenibile dal punto di vista sociale e ambientale; (ii) Strategie di gestione delle supply chain in ambienti complessi e turbolenti; (iii) Influenza dei fattori comportamentali dei decisori sulla gestione dei processi decisionali inter-organizzativi; (iv) Sviluppo di strumenti e metodi innovativi a supporto dei processi decisionali che caratterizzano il Public Private Partnership (PPP).

LINEA 1: PROGETTAZIONE E GESTIONE SOSTENIBILE DEI SISTEMI DI PRODUZIONE

Studio dei sistemi di produzione sostenibili nell’ottica integrata della produttività, della sicurezza e dell’ergonomia degli ambienti di lavoro.

Obiettivi: (i) Formulazione di nuovi modelli di operations management in ambienti produttivi ad elevato impiego di risorse umane (Working Time, Job Rotation e Scheduling Problems / Models); (ii) Studio dell’influenza dell’aumento dell’età media dei lavoratori sulle prestazioni dei sistemi di produzione; (iii) Applicazione dei concetti e dei modelli a casi di pratico interesse dell’industria manifatturiera.

LINEA 2: GESTIONE SOSTENIBILE DI SERVIZI DI SUPPORTO ALL'INDUSTRIA ED ALLE RETI DI UNA ‘SMART CITY’.

Studio e realizzazione di modelli per la gestione sostenibile di servizi per l’industria manifatturiera e per le aziende di servizio di una smart city.

Obiettivo generale è fornire degli strumenti operativi alle aziende manifatturiere che si trovino a valutare o gestire l’integrazione di servizi all’interno delle aziende (prospettiva della ‘servitizzazione’, ossia la situazione in cui servizi (industriali e non) siano offerti da aziende manifatturiere) o, nell’ambito di un’area metropolitana, alla configurazione e gestione di servizi nell’ottica di una smart city. Il denominatore comune sotto il quale l’obiettivo generale sarà perseguito è quello della sostenibilità dei servizi nelle sue molteplici forme (economica, tecnologica, ambientale e sociale). Particolare attenzione è devoluta ai servizi sanitari (healthcare systems) ed alla sostenibilità dei servizi logistici (valutazione delle esternalità nei problemi di inventory management).

Sviluppo e utilizzo di tecniche numerico – analitiche per lo studio di problemi di contatto con attrito di interesse industriale, con particolare riferimento alle instabilità, agli effetti dinamici, e agli effetti affaticanti. Studio e utilizzo di metodi termici per l’analisi delle sollecitazioni, i controlli non distruttivi ed il monitoraggio a fatica dei componenti. Obiettivi: (i) meccanica del contatto con attrito con particolare attenzione a fretting fatigue, rolling fatigue, rugosità superficiale, instabilità di attrito e l’usura, comportamento sotto carico ciclico; (ii) sviluppo di tecniche diagnostiche: Analisi delle sollecitazioni di componenti e strutture con tecnica TSA (Thermoelastic Stress Analysis; (iii) Studio del comportamento a fatica di componenti e strutture con metodi termici. (iii) Utilizzo di tecniche NDT termografiche per il controllo ed il monitoraggio di componenti e strutture.

LINEA 1: MICROLAVORAZIONI E MICROMISURE

Studio delle microlavorazioni per asportazione di truciolo e delle metodologie senza contatto per la misurazione dei prodotti fabbricati.  Obiettivi principali di questa linea di ricerca nell’immediato futuro riguardano (i) l’analisi comparativa di tecnologie senza contatto disponibili per la Micromisura superficiali 3D, attraverso il confronto fra diverse tecnologie per la micro-misure su benchmark fabbricati in laboratorio; (ii) lo Studio del processo di micro-foratura meccanica e confronto con le principali tecnologie concorrenti, per applicazioni nel campo della meccatronica; (iii) Sperimentazione dell’utilizzo della fotogrammetria per la misura di caratteristiche di lavorazione submillimetriche e micrometriche.

LINEA 2: FABBRICAZIONE ADDITIVA E REVERSE ENGINEERING

Analisi di sistemi di scansione 3D multiscala, focalizzata in modo particolare su sistemi laser e fotogrammetrici, effettuando confronti, studi sperimentali sull’accuratezza della scansione fotogrammetrica a campo stretto; studio delle tecnologie di fabbricazione additiva per estrusione di filo (Fused Deposition Modeling). Obiettivi: (i) Miglioramento della qualità superficiale di componenti in plastica realizzati con fabbricazione additiva (ii) Tecniche di Reverse Engineering per Scansioni 3D

TITOLO LINEA 3: SISTEMI DI PRODUZIONE SOSTENIBILE

Studio dei metodi per assicurare la interoperabilità informativa ed operazionale di sistemi di produzione con particolare attenzione alla sostenibilità di processo.  Studio dei processi e delle tecnologie sostenibili per la produzione, con particolare riferimento anche ai sistemi di produzione di energia da fonti rinnovabili. 
Obiettivi: Individuazione criteri di specifica delle informazioni, del loro trattamento e modalità di interscambio attraverso sistemi di logica formale e semiformale ed analisi funzionale-sistemica con la finalità della ottimazione sostenibile. Individuazione delle criticità di processo per assicurarne la sostenibilità, attraverso la caratterizzazione funzionale delle tecnologie di funzionamento e controllo. Un campo di particolare interesse sono stati i sistemi di produzione di energia da fonti rinnovabili. Elementi Caratteristici: La attività di ricerca ha trovato e trova evidenza in pubblicazioni scientifiche di rilievo nel settore della automation technologies Le tematiche di ricerca hanno prodotto, nel triennio 2011-2013, le seguenti pubblicazioni sugli argomenti suddetti , di cui: N. 11 articoli su riviste internazionali ISI/Scopus N. 9 articoli di proceedings congresso internazionali (indicizzati Scopus)

Analisi di problemi nonlineari emergenti dallo studio variazionale di funzionali non convessi e di problemi di evoluzione governati da equazioni differenziali alle derivate parziali quasilineari in presenza di termini nonlineari e nonlocali. Tali problemi si presentano nello studio della termomeccanica dei continui, nella modellazione della dinamica dei solidi e dei fluidi. Analisi variazionale di modelli elastici nonlineari ottenuti per riduzione dimensionale. Dinamica di corpi elastici sottili 1D e 2D in presenza di interazione di tipo adesivo e termico con l’ambiente, ove la propagazione del calore è retta da equazioni di tipo parabolico o iperbolico.

Studio di modelli di meccanica statistica per l’analisi, con un approccio multiscala, delle proprietà dei materiali e delle correlazioni classiche e quantistiche in sistemi complessi.

 Analisi di modelli nonlineari legati alla morfogenesi di tessuti e alla crescita di materiali biologici. Studio della dinamica multifase in mezzi porosi.

 Applicazione di Metodi di Calcolo delle Variazioni e di Controllo Ottimo a modelli di studio quali, ad esempio,  il controllo della criminalità, la diffusione di batteri, l’ottimizzazione di strategie di pesca.

LINEA 1: ANALISI SPERIMENTALE DELLE SOLLECITAZIONI SU MATERIALI E COMPONENTI A DIFFERENTI SCALE (NANO-MICRO-MACRO)
Sviluppo di nuovi metodi di analisi sperimentale delle sollecitazioni su componenti e materiali utilizzati in applicazioni industriali per monitorarne in tempo reale e a differenti scale (i.e. dal nano al macro) il comportamento meccanico mettendolo in relazione con l’affidabilità dei componenti analizzati.

Obiettivi: (i) Metodi on-site per l’analisi in tempo reale delle sollecitazioni agenti su componenti large-scale in regime statico e dinamico; (ii) Studio di sistemi caratterizzati da un elevato grado di eterogeneità e anisotropia; (iii) Studio degli effetti della difettosità interna sul comportamento meccanico di componenti e materiali di uso ingegneristico; (iv) Studio dell'affidabilità di componenti/sistemi elettronici, sistemi MEMS e NEMS.

TITOLO LINEA 2: GREEN DESIGN E DESIGN FOR SAFETY PER IL TRASPORTO AERONAUTICO, FERROVIARIO, NAVALE E AUTOMOBILISTICO CON TECNICHE DI

Studio delle prestazioni meccaniche di nuovi materiali, attraverso procedure sperimentali progettate ad hoc (per materiali innovativi spesso non esistono standard ufficiali di riferimento) e procedure ibride numerico-sperimentali, al fine di massimizzare il rapporto resistenza/peso (green design) e al fine di garantire elevati standard di sicurezza (design for safety). Obiettiv: (i) Caratterizzazione meccanica di nuovi materiali: compositi, sinterizzati, foam, leghe leggere a base di alluminio, leghe leggere a base di titanio. (ii) Misura delle tensioni residue che si generano durante il manufacturing (p.es. salatura). (iii) Caratterizzazione meccanica di nuovi materiali a caldo e a freddo (in particolare per i materiali da utilizzare in ambito navale e aeronautico, al fine di simulare le diverse condizioni di lavoro); (iv)Modellazione del comportamento meccanico di materiali e componenti mediante codici agli elementi finiti, implementando nei modelli informazioni rilevate sperimentalmente.

LINEA 3: SVILUPPO DI TECNICHE NUMERICO-SPERIMENTALI PER APPLICAZIONI NEL CAMPO DELLA BIOMECCANICA, DELLE LIFE SCIENCES E DELLE NANOTECNOLOGIE.

Sviluppo tecniche numeriche e metodologie sperimentali per applicazioni avanzate nel campo della biomeccanica, delle life sciences e delle nanotecnologie (p.e. biomeccanica cellulare, rigenerazione tissutale, studio della fertilità, misure in campo nanometrico a sub-nanometrico). Obiettivi (i) Misura e modellazione della risposta meccanica di cellule. Per tale scopo si utilizzeranno microscopia a forza atomica (AFM), modelli visco-elastici non lineari, metodi di ottimizzazione non lineare gradient-based o meta-euristici.  (ii) Monitoring e modellazione dei processi di rigenerazione tissutale. A tal fine si utilizzeranno tecniche di microscopia e modelli meccano-biologici. (iii) Studio della fertilità ed eventuale miglioramento delle tecniche di fecondazione artificiale. Per tale scopo verranno condotte misure AFM e saranno modellati i fenomeni di interazione meccanica tra spermatozoi e ovociti. (iv) Misure di spostamenti e tensioni e rilievo di forme in campo nanometrico e sub-nanometrico. Per tale scopo saranno messi a punto set up ottici basati sull'uso di illuminazione non convenzionale.

LINEA 4: SVILUPPO E IMPLEMENTAZIONE DI TECNICHE OTTICHE E METODI DI INDAGINE NON INVASIVA PER LO STUDIO MULTISCALA E MULTIDISCIPLINARE DI STRUTTURE AEROSPAZIALI.

Sviluppo e potenziamento delle tecniche ottiche avanzate (nel campo del visibile e dell'infrarosso) e dei metodi di indagine non invasiva che sfruttano la riflessione, rifrazione e la diffrazione di altri tipi di radiazione elettromagnetica (p.e. raggi X, fasci di elettroni, fasci di neutroni). Vengono sviluppate nuove metodologie di indagine e setup sperimentali per migliorare la precisione e l’affidabilità dei risultati in rilevanti applicazioni ingegneristiche con particolare enfasi sui problemi multidisciplinari e multi-scala in campo aereospaziale. Obiettivi e principali goal attesiLa linea di ricerca ha due obiettivi principali: 1) Utilizzazione di tecniche ottiche avanzate di analisi e rilevazione di tensioni e deformazioni. In particolare, l'uso di tecniche di ispezione/analisi assai affidabili e precise é determinante in applicazioni critiche e di grande interesse come quelle aerospaziali. 2) Implementazione ottimizzata delle tecniche ottiche che non richiedono alcun contatto con la struttura analizzata per massimizzare il campo di applicabilità e la precisione di tali tecniche.

Il gruppo di ricerca ha esperienza nel campo delle tecniche innovative di interazione uomo macchina applicate all’ingegneria industriale.

La missione del gruppo e’ quella di applicare le più recenti tecnologie informatiche, Multimodali e Web-Based alle applicazioni industriali, mediante metodi, strumenti e prototipi innovativi in collaborazione con partner industriali. Il laboratorio del gruppo è dotato di attrezzature per Augmented & Virtual Reality, display stereo, e sistemi di tracking ottico di ultima generazione, ed è un polo di attrazione di ricercatori, tesisti e partner industriali. Il gruppo infatti ha sviluppato soluzioni innovative sia di tipo Hardware (e.g. Senstylus, una penna 3D dotata di vibro haptic) e software (e.g. Spacedesign, un ambiente di modellazione in ambiente AR\VR; ADRON, un ambiente collaborativo per la gestione delle annotazioni per il design review in AR) Il gruppo ha maturato notevole esperienza e competenze nei seguenti campi di ricerca ed applicativi: (i)Tecnologie ed applicazioni di Virtual/Augmented Reality in ambito industriale; (ii)Interfacce avanzate per Interazione Uomo-Macchina (HCI);(iii)CAD/PDM/PLM; (iv)Modellazione, Reverse Engineering e scambio dati;(v)Cultural Heritage;(vi)Applicazioni Biomedicali.

Studio di meccanismi innovativi ai fini dell’automazione industriale e robotica. Studio e sviluppo di meccanismi basati su elementi flessibili (funi e cinghie) per applicazioni in ambito ortopedico, agricolo, nautico, industriale. Studio di esoscheletri di ausilio alla camminata di soggetti umani sani e non.

L’attività di ricerca si focalizza sulla trasformazione digitale e sullo sviluppo di modelli di business digitale. In tale ambito, una rilevante attività di ricerca riguarda il data mining per lo studio del comportamento dei clienti online. Sono in corso esperimenti basati sull’analisi di dati storici e esperimenti dal vivo, grazie alla collaborazione di imprese operanti nel commercio elettronico. A questo scopo sono utilizzate metodologie di ricerche sociali e comportamentali, basate prevalentemente su “between-subjects design”, A/B test, analisi statistiche attraverso modelli di equazioni strutturali e modelli econometrici. Tali metodologie di ricerca sono stati applicati all’area della customer experience per dimostrare l’esistenza di relazioni quantitative tra percezioni dei clienti e risultati di marketing dell’impresa.

Il gruppo opera all’interno del settore delle Tecnologie e dei Sistemi di Lavorazione (ING-IND/16) del DMMM del Politecnico di Bari.
Le competenze riguardano lo studio dei materiali ingegneristici e delle tecnologie innovative. Tra le principali attività in corso si evidenziano: (i) La caratterizzazione di materiali di interesse industriale finalizzata alla progettazione di tecnologie di lavorazione anche innovative (formatura per deformazione plastica e superplastica delle lamiere, lavorazioni con fascio laser, formatura di materiali polimerici, giunzioni mono e multi-materiali). (ii) Lo studio numerico-sperimentale di processi di formatura di lamiere, assistita da gradienti di temperatura (ottenuti mediante riscaldamenti localizzati con fascio laser o per induzione), a caldo, con l’utilizzo di mezzi flessibili (gas/olio in condizioni a freddo e a caldo), nonché la termoformatura di fogli in materiali polimerico.
Le attività di ricerca sono prevalentemente sviluppate all’interno dei seguenti laboratori/Linee di ricerca:

Laboratorio di Advanced Forming & Manufacturing	Advanced Forming & Manufacturing Lab
Laboratorio di Simulazione Fisica di Processi Tecnologici	Physical Simulation of Manufacturing Processes
Laboratorio di Modellazione e Simulazione Numerica di processi tecnologici	Optimization of Manufacturing Processes by Numerical Simulations
Laboratorio di Metallografia e Microscopia	Metallography and Microscopy Lab
Laboratorio di Caratterizzazione Termo-Fisica Di Polimeri Post-Formati	Thermo-Physical Characterization of Post-Formed Polymers Lab
Simulazione delle Lavorazioni per Deformazione Plastica	CEMEC

Il gruppo in ricerca che riguardano lo studio di architetture innovative di trasmissioni meccaniche a flussi paralleli di potenza finalizzate all’incremento delle performance in ambito veicolistico e biomeccanico. Sviluppo di modelli teorici delle prestazioni di trasmissioni meccaniche complesse a variazione continua del rapporto, deltipo a flussi di potenza. Tra i principali goal attesi: (i) Definizione dei flussi di potenza di trasmissioni meccaniche di tipo Compound-Split per applicazione alle hybrid powertrains. (ii) Individuazione di relazioni utili ai fini progettuali per la stima del rendimento della trasmissione nelle diverse configurazioni ed al variare delle condizioni operative. (iii) Elaborazione di metodologie per lottimizzazione dei parametri progettuali finalizzata allottenimento della configurazione ottima in relazione alla tipologia di veicolo (autoveicolo, autobus urbano, trattore, ) ed al ciclo di funzionamento. (iv) Studio di architetture innovative di trasmissioni Power Split per lottimizzazione dei consumi energetici su veicoli full-electric. Studio di sistemi meccanici di accumulo di energia cinetica finalizzati al recupero energetico nelle fasi passive del moto diveicoli e per applicazioni ad altri sistemi meccanici e biomeccanici caratterizzati da funzionamento ciclico. Tra i principali risultati attesi: (i) Individuazione dei criteri per la definizione dei parametri ottimali di sistemi ibrido meccanici. (ii) Sviluppo di sistemi di attuazione innovativi per applicazioni ad esoscheletri (riabilitativi o per il potenziamento delle normali facoltà motorie) ad alta efficienza energetica.

Direttore dell'Unità di Ricerca:

Prof. Rossella Bartolo
Via Orabona, 4
70126 Bari
Tel: +39 080 5963747
mail: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Ulteriori informazioni

LINEA 1: SALDATURA DI MATERIALI AVANZATI E DI STRUTTURE MULTIMATERIALI E LORO CARATTERIZZAZIONE

Studio dei processi innovativi di giunzione su materiali metallici per impieghi in settori avanzati (aereonautico, medicale e meccanico) Obiettivi: (i)Studio di processi ibridi laser-arco, (ii) Studio di processi ibridi laser-friction stir welding; (iii) Studio della saldatura laser in fibra di leghe leggere. Saldatura e giunzione di leghe metalliche di alluminio, titanio, ferro, magnesio e di materie plastiche per la fabbricazione di strutture dissimili per applicazioni autoveicolistiche, aeronautiche, biomedicali.

LINEA 2: LAVORAZIONI INNOVATIVE LASER - ADDITIVE, RIVESTIMENTI SUPERFICIALI E MICROLAVORAZIONI E LORO CARATTERIZZAZIONE

Studio dei processi di Selective Laser Sintering (SLS) e di Selective Laser Melting (SLM) di polveri metalliche, del processo di Laser Cadding (LC) e di multi-layer laser cladding (MLC) e di processi di Microlavorazione Laser (ML). Obiettivi: (i) Studio dei processi di Selective Laser Sintering (SLS) e di Selective Laser Melting (SLM) di polveri metalliche. (ii) Studio dei processi di Laser Cadding (LC) e di Multi-layer Laser Cladding (MLC). (iii) Studio di processi di microlavorazione laser.

LINEA 3: MODELLAZIONE MATEMATICA DEI PROCESSI DI SALDATURA E FABBRICAZIONE LASER

Modellazione matematica dei fenomeni fisici (termico, strutturale, magnetico, ecc.) e simulazione dei processi collegati con le saldature e le lavorazioni laser. I modelli matematici preparati terranno conto dei risultati sperimentali a disposizione e potranno prevedere le temperature, gli spostamenti globali, le tensioni all’interno del pezzo realizzato, la formazione di difetti. A questo scopo saranno utilizzati software agli elementi finiti e di machine learning. La simulazione dei processi utilizza software di statistica e di programmazione.

LINEA 4: PROCESSI INNOVATIVI

Studio di processi per la fabbricazione di materiali quali schiume/spugne di metallo e materiali compositi. Elevata rigidezza specifica, netto incremento dello smorzamento delle vibrazioni, riduzione della massa globale sono solo alcuni dei grandi vantaggi offerti dall’utilizzo di schiume metalliche nella realizzazione di strutture.