Studio e design di una molla elicoidale in materiale composito utilizzando tecnologie FDM

Al giorno d'oggi le molle in commercio più utilizzate sono sicuramente quelle in acciaio, ciò è dovuto al fatto che la loro realizzazione è sicuramente la più semplice, in quanto si può automatizzare, ed economica. In applicazioni speciali però non ci si limita al solo utilizzo di molle in acciaio ma da tempo si sono trovate soluzioni alternative quali per esempio le molle in titanio che permettono di avere una riduzione di peso notevole a parità di caratteristiche meccaniche con il particolare svantaggio del costo molto elevato che richiedono per la loro realizzazione. Negli ultimi anni però, sopratutto nell'ambito dei veicoli leggeri, si è cercato di creare molle ancora più leggere utilizzando materiali composito: ciò si è reso necessario, ad esempio nel caso dell'automotive, in quanto la riduzione di peso dei componenti utilizzati genera un effetto benefico sui consumi delle vetture e quindi anche sulle loro emissioni, fattore che sta diventando sempre più importante in virtù delle politiche addottate atte alla riduzione di inquinanti emessi in atmosfera. Le molle in composito più utilizzate sono sicuramente quelle in fibra di vetro, più semplici da realizzare ma diversi studi dimostrano come la fibra di carbonio sia più efficiente dal punto di vista delle proprietà meccaniche. In questo elaborato quindi si va a studiare una soluzione alternativa alle molle in acciaio tradizionali e alle molle in titanio andando a studiare una molla in composito con fibra di carbonio, partendo dal dimensionamento della stessa fino a proporre un metodo di realizzazione della stessa.

Claterna civitas romana : un disegno in evoluzione

UN DISEGNO IN EVOLUZIONE Lungo la via Emilia, a pochi chilometri da Bologna, tra i centri abitati di Osteria Grande ad est e Maggio ad ovest, sorge l’area archeologica della città di Claterna. L’area, soggetta a vincolo archeologico diretto, si trova nelle vicinanze di alcuni ambiti collinari di particolare interesse paesaggistico e ambientale, come il Parco dei Gessi Bolognesi e i Calanchi dell’Abbadessa. Si presenta come una sconfinata piana, un tappeto verde che crea un continuo con l’Appennino che le cresce alle spalle, facendole da sfondo. In questo spazio sconfinato, privo di elementi antropici, la vista si perde senza trovare elementi fissi che lo identificano. Il tempo in questo lembo di verde si è fermato, arrestato a quel preciso istante, come uno scatto fotografico che immortala per sempre quel esatto momento, quasi per tutelare e farci pervenire la conoscenza racchiusa in quei pochi centimetri di profondità. Oggi dei numerosi scavi effettuati solo tre sono lasciati aperti: due a nord della via statale ed uno a sud. Due ci proiettano nel mondo domestico della domus, che con i suoi tanti ambienti ricchi di pavimentazioni mosaicate di varie fatture, articolava la complessità dei rapporti umani, mentre il terzo su quello pubblico della strada, in particolar modo l’incrocio cardo massimo e via Aemilia, dove sono ben visibili i solchi del passaggio dei carri. Proprio la difficoltà a leggere il contenuto nascosto del messaggio che la terra ha custodito tanto gelosamente, ha fatto scattare una molla all’interno del nostro gruppo, facendo nascere in noi la volontà, oltre a proteggere e a coprire gli scavi aperti, di facilitare la lettura andando ad evidenziare tutte le conoscenze acquisite, senza però creare elementi disturbatori, che potrebbero essere fraintesi dai visitatori e pertanto dare un’errata lettura dell’insediamento romano di Claterna. La volontà di non intaccare le poche tracce conosciute dell’impianto, ci ha condotti a cercare un approccio il meno invasivo possibile, dove gli unici elementi che devono prendere vita sono le impronte archeologiche. L’incompletezza e la frammentarietà delle impronte archeologiche note, ci ha condotti nella ricerca di un sistema di approccio che tenesse conto del fatto che questa è un’area ancora per la maggior parte da conoscere e da scavare. Dopo aver preso coscienza delle necessità, si è cercato di trovare il modo di organizzare nell’area tutte le funzioni richieste in un territorio tanto delicato come quello di un sito archeologico. Restando ferma la volontà, alla base del progetto, di costruire solo dove strettamente necessario, si è deciso di creare un parco pubblico liberamente fruibile. All’interno di questo parco alcuni strumenti, sempre di carattere naturale come piante o gabbioni riempiti di pietra locale aiutano nella rappresentazione e comprensione del sito archeologico. Proprio questi strumenti costituiscono l’elemento di congiunzione tra il parco pubblico destinato allo svago e quello archeologico destinato alla conoscenza della città romana. All’interno del parco si è andato a costruire solo dove vi era la necessità di proteggere e far meglio comprendere al visitatore gli scavi che non sono stati ritombati e si è cercato di rispondere a questa necessità compromettendo il meno possibile i resti romani.

Caratterizzazione e progettazione di un attuatore differenziale elastico compatto per la robotica collaborativa

Lo sviluppo della robotica collaborativa, in particolare nelle applicazioni di processi industriali in cui sono richieste la flessibilità decisionale di un utilizzatore umano e le prestazioni di forza e precisione garantite dal robot, pone continue sfide per il miglioramento della capacità di progettare e controllare al meglio questi apparati, rendendoli sempre più accessibili in termini economici e di fruibilità. Questo cambio di paradigma rispetto ai tradizionali robot industriali, verso la condivisone attiva degli ambienti di lavoro tra uomo e macchina, ha accelerato lo sviluppo di nuove soluzioni per rendere possibile l’impiego di robot che possano interagire con un ambiente in continua mutazione, in piena sicurezza. Una possibile soluzione, ancora non diffusa commercialmente, ma largamente presente in letteratura, è rappresentata dagli attuatori elastici. Tra gli attuatori elastici, l’architettura che ad oggi ha destato maggior interesse è quella seriale, in cui l’elemento cedevole viene posto tra l’uscita del riduttore ed il carico. La bibliografia mostra come alcuni limiti della architettura seriale possano essere superati a parità di proprietà dinamiche. La soluzione più promettente è l’architettura differenziale, che si caratterizza per l’utilizzo di riduttori ad un ingresso e due uscite. I vantaggi mostrati dai primi risultati scientifici evidenziano l’ottenimento di modelli dinamici ideali paragonabili alla più nota architettura seriale, superandola in compattezza ed in particolare semplificando l’installazione dei sensori necessari al controllo. In questa tesi viene effettuata un’analisi dinamica preliminare ed uno studio dell’attitudine del dispositivo ad essere utilizzato in contesto collaborativo. Una volta terminata questa fase, si presenta il design e la progettazione di un prototipo, con particolare enfasi sulla scelta di componenti commerciali ed il loro dimensionamento, oltre alla definizione della architettura costruttiva complessiva.

Caratterizzazione a flessione di materiali compositi per impiego automotive

L’introduzione dei materiali compositi all’interno dell’ambiente industriale ha modificato l’idea di progettazione delle strutture, permettendo il raggiungimento di eccellenti prestazioni difficilmente ottenibili con materiali classici. Grazie all’uso dei compositi si sono ottenute elevata resistenza e leggerezza, caratteristiche di grande interesse nell’industria aerospaziale, delle costruzioni civili e soprattutto del settore automobilistico. Il materiale composito viene considerato oggigiorno un materiale innovativo del quale non si conoscono in modo esaustivo tutte le caratteristiche. Da questa premessa è nata la campagna sperimentale di questa tesi, il cui scopo è la definizione della sequenza di laminazione per la realizzazione della molla posteriore per la sospensione del prototipo da competizione Emilia5, del team Onda Solare. Si è ricercata la configurazione che conferisse una rigidità flessionale maggiore rispetto a quelle campionate. Si è proceduto, quindi, allo studio delle possibili sequenze di laminazione con cui realizzare la molla e sono stati creati i provini utilizzando CFRP unidirezionale, materiale caratterizzato da un’elevata resistenza lungo l’asse longitudinale. I 5 provini realizzati si differenziano principalmente per le metodologie di sovrapposizione delle lamine contigue e per i materiali utilizzati. Sui provini realizzati è stata eseguita una caratterizzazione mediante prova di flessione in tre punti, dalla quale sono stati ricavati i dati necessari alla successiva analisi delle proprietà. Infine, con i risultati ottenuti si è proceduto alla determinazione della sequenza di laminazione ottimale per la realizzazione del prototipo.

Machine Learning algorithm on seat comfort level measurement, mapping pressure values with body regions

The comfort level of the seat has a major effect on the usage of a vehicle; thus, car manufacturers have been working on elevating car seat comfort as much as possible. However, still, the testing and evaluation of comfort are done using exhaustive trial and error testing and evaluation of data. In this thesis, we resort to machine learning and Artificial Neural Networks (ANN) to develop a fully automated approach. Even though this approach has its advantages in minimizing time and using a large set of data, it takes away the degree of freedom of the engineer on making decisions. The focus of this study is on filling the gap in a two-step comfort level evaluation which used pressure mapping with body regions to evaluate the average pressure supported by specific body parts and the Self-Assessment Exam (SAE) questions on evaluation of the person’s interest. This study has created a machine learning algorithm that works on giving a degree of freedom to the engineer in making a decision when mapping pressure values with body regions using ANN. The mapping is done with 92% accuracy and with the help of a Graphical User Interface (GUI) that facilitates the process during the testing time of comfort level evaluation of the car seat, which decreases the duration of the test analysis from days to hours.