Radar FMCW per la rilevazione di ostacoli in movimento

Lo scopo di questa attività di tesi è quello di rilevare dinamicamente la posizione di ostacoli mediante radar FMCW. I radar a onda continua modulati in frequenza sono alla base dei moderni sensori in ambito automotive, in quanto consentono allo stesso tempo di rilevare la distanza, l’angolazione e la velocità di un corpo detto target analizzando gli scostamenti temporali e in frequenza tra i segnali (detti chirp) trasmessi e quelli riflessi dai corpi. Nel lavoro di tesi si analizza sperimentalmente come il radar a onda continua MIMO (multiple input multiple output) RBK2, presente presso il laboratorio TLC del Campus di Cesena, può essere utilizzato per ricavare la velocità relativa di un target, che si avvicina o si allontana dal radar. Innanzitutto, vengono settati i parametri per l’acquisizione e per il processing necessario per ottenere una matrice Angolo-Range che caratterizza staticamente il target. Il mixer interno al radar, a seguito della ricezione di un segnale di eco, produce un segnale a frequenza intermedia il cui spettro presenta un picco in corrispondenza della distanza del target che lo ha riflesso. A questo punto si conosce la posizione del corpo e si procede con la stima della velocità sfruttando l’effetto Doppler: analizzando i chirp riflessi dallo stesso target in istanti successivi si ottengono una serie di picchi nella stessa posizione ma con fasi differenti, e da tale sfasamento si ricava la componente radiale della velocità del target. Sono stati studiati sia il caso di misure outdoor che quello di misure indoor, infine è stato elaborato un codice Matlab in grado di fornire un feedback riguardante una possibile collisione in seguito alla stima della velocità del corpo. Tale tecnologia gioca quindi un ruolo fondamentale nell’ambito della sicurezza stradale potendo prevenire incidenti.

Sulla fattorizzazione CUR mediante interpolazione empirica discreta

In questa tesi tratteremo una variante della fattorizzazione CUR di una matrice data, ottenuta attraverso l'algoritmo DEIM ("discrete empirical interpolation method") a confronto con un metodo ampiamente usato in letteratura, il metodo dei Leverage Score. A tal fine verrà anche trattato un metodo per ottenere la fattorizzazione QR di una matrice in maniera incrementale. Verrà illustrato il comportamento degli algoritmi sviluppati su due esempi applicativi.

Sviluppo di biocompositi rinforzati con fibre naturali

Negli ultimi anni sta diventando sempre più insistente la necessità di sviluppare nuovi materiali in grado di sostituire le comuni plastiche derivanti dal petrolio con bioplastiche ottenute da biopolimeri che spesso vengono rinforzate mediante riutilizzo di scarti agricoli, come fibre di bambù, in grado di conferire proprietà meccaniche migliori, dando vita ai biocompositi. In particolare, una delle risorse rinnovabili più promettenti al giorno d'oggi è la cellulosa, come quella contenuta nella fibra di bambù, che, usata come filler rinforzante, permette di ottenere biocompositi con caratteristiche meccaniche e termiche migliori rispetto alle matrici polimeriche pure tipo PHB e PLA. Questa nuova generazione di biocompositi può essere vista come evoluzione dei vecchi compositi e punta l’attenzione alla sostenibilità ed ecoefficienza ponendosi sul mercato come prodotti sostenibili, ecologici e competitivi, utilizzabili in svariati ambiti, dal packaging alimentare ai complementi d’arredo, dall’automotive all’edilizia, dall’industria tessile alle applicazioni biomedicali. Lo scopo di questo lavoro di Tesi è stato quello di realizzare e caratterizzare dal punto di vista termico e meccanico biocompositi a base di PLA con tre percentuali crescenti di filler naturale ed a base di PHB con le stesse percentuali di filler. I sei biocompositi sono stati realizzati tramite plastografo Brabender. In seguito, sono state effettuate le seguenti prove: 1) Calorimetria a scansione differenziale (DSC); 2) Stampaggio ad iniezione per la realizzazione dei campioni secondo la normativa; 3) Prove di trazione, al fine di capire se il filler avesse modificato il modulo di Young e l’allungamento a rottura della matrice pura; 4) Prove di impatto, effettuate per studiare la tenacità del materiale al variare delle diverse percentuali di filler; 5) Microscopio a scansione elettronica (SEM), con lo scopo di osservare l’adesione matrice-filler.

Evoluzione dell'ente training center: il caso Automobili Lamborghini S.p.a

La presente tesi, redatta durante un tirocinio presso l’azienda Automobili Lamborghini S.p.a., ha come fine ultimo la descrizione di attività volte all’evoluzione dell’ente Training Center facente parte dell’area industriale. L’ente Training center è responsabile dell'organizzazione, dell'erogazione e del monitoraggio della formazione incentrata sulle cosiddette technical skills utili per il miglioramento o il rafforzamento delle competenze e delle conoscenze tecniche degli operatori. La prima attività descritta ha lo scopo di creare un database contenente tutte le competenze che ogni operatore deve possedere per poter lavorare autonomamente su una determinata stazione di lavoro al fine di individuare il gap di competenze. L’analisi condotta ha come obiettivi: la pianificazione strategica della forza lavoro, la mappatura dell’intera organizzazione, l’implementazione (ove necessario) di nuovi training, l’aumento della produttività, e l’aumento della competitività aziendale. In seguito, è stata svolta un’analisi delle matrici di flessibilità, ovvero delle matrici che forniscono informazioni su quanti blue collars sono in grado di lavorare su determinate stazioni e in quale ruolo (operatore in training, operatore autonomo o operatore specializzato e quindi in grado di assumere il ruolo di trainer). Studiando tali matrici sono state identificate delle regole che rendono il processo di training on the job il più efficace ed efficiente possibile con o scopo, da una parte di evitare eccessive ore di training e quindi eccessivo dispendio economico, dall’altra, quello di riuscire a coprire tutte le stazioni considerando i picchi di assenteismo della forza lavoro. Infine, si è rivelata necessaria l’implementazione di un nuovo training, il “train the tutor”, ovvero un percorso di formazione riservato ai dipendenti potenzialmente in grado di insegnare attività in cui loro sono specializzati ad operatori in training.

Biocosmetici innovativi ottenuti da processi di scomposizione e ricomposizione di farina di ghianda

In questo lavoro di Tesi è stato progettato un modello di bioraffineria che valorizza una matrice vegetale di scarto, la farina di ghianda, utilizzandola come materia prima per la produzione di biocosmetici ad elevato valore aggiunto. Le ghiande, lungi dall’essere uno scarto forestale privo di valore, sono una preziosa risorsa rinnovabile, disponibile a livello globale in ingenti quantità nonché ricca fonte di preziosi fitocomposti che mediante bioliquefazione molecolare possono essere resi biodisponibili e solubili in ambiente acquoso. Vengono condotte prove di bioliquefazione molecolare con preparati enzimatici commerciali diversi al fine di identificare il metodo di estrazione più adatto per ottenere il bioliquefatto con il maggiore potere antiossidante da inserire nelle formulazioni cosmetiche. Dalla scomposizione di tale materia vegetale di scarto nelle componenti principali e dalla ricomposizione delle stesse si ottengono biocosmetici che soddisfano tutti i requisiti di sostenibilità: costituiti quasi interamente da una sola materia prima di scarto, ottenuti attraverso processi biotecnologici a basso impatto ambientale e una produzione di rifiuti prossima allo zero. Mediante modellazione 3D vengono progettati prototipi di packaging cosmetici sostenibili ed ecocompatibili.

Sintesi e caratterizzazioni termiche e meccaniche di nanocompositi a base di resina epossidica e nanoplacchette di grafene

In questo lavoro sono stati realizzati e caratterizzati materiali nanocompositi utilizzando come matrice un polimero reticolato e come riempitivo nanocarbonio. Il riempitivo utilizzato è stato sintetizzato e caratterizzato morfologicamente in laboratorio. Nella prima parte della tesi si è studiato e ottimizzato il processo di dispersione del riempitivo nella matrice tramite un miscelatore planetario e un nanomiscelatore. Successivamente si è proceduti a realizzare un set di nanocompositi a differente percentuale (peso/peso) di riempitivo i quali sono stati caratterizzati morfologicamente. Dopo di che si è proceduti con l’ottimizzazione del processo di reticolazione dei nanocompositi i quali sono stati successivamente caratterizzati tramite prove termiche, meccaniche e morfologiche al fine di osservare le modifiche apportate dal riempitivo alla matrice polimerica.

CFRP modificati con membrane elettrofilate per il self-healing: ottimizzazione delle condizioni di cura e test di delaminazione

I compositi a matrice polimerica rinforzati con fibre di carbonio (Carbon fiber reinforced polymers, CFRP) posseggono proprietà meccaniche uniche rispetto ai materiali convenzionali, ed un peso decisamente inferiore. Queste caratteristiche, negli ultimi decenni, hanno determinato un crescente interesse nei confronti dei CFRP che ha portato a numerose applicazioni in settori come l’industria aerospaziale e l’automotive. Le sollecitazioni cui i CFRP laminati sono soggetti durante la vita d’uso possono causare fenomeni di delaminazione che, portando ad una drastica riduzione delle proprietà meccaniche del materiale, ne compromettono l’integrità strutturale. Nel presente lavoro di tesi, sono state integrate in laminati CFRP membrane elettrofilate da blend polimeriche con capacità di self-healing. Le migliori condizioni da applicare in fase di cura del composito sono state approfonditamente investigate mediante analisi termica (DSC). Per verificare la capacità di autoriparazione dei laminati modificati, è stata valutata la tenacità a frattura interlaminare in Modo I e Modo II prima e dopo il trattamento di attivazione del self-healing.

Il modello matriciale di Leslie applicato all'ecologia delle popolazioni

La matrice di Leslie è uno degli strumenti più utilizzati in ecologia nella dinamica delle popolazioni. Infatti a partire dallo studio dell'autovalore dominante della matrice e dell'autovettore ad esso associato è possibile prevedere l'evolversi della popolazione (sviluppo o estinzione), la convergenza di ogni classe di età e la sensibilità dell'autovalore dominante al variare delle componenti della matrice. L'obiettivo di questo elaborato è quindi quello di presentare e studiare questo modello matriciale, applicandolo a esempi di popolazioni e analizzandone le analogie con il Metodo delle Potenze.

Studio di shelf life di biscotti a diversa formulazione lipidica

I biscotti rappresentano una fetta importante del mercato alimentare di molti Paesi soprattutto occidentali. Infatti, nonostante il periodo di profonda crisi, legato prima alla pandemia da Covid-19 e ora al conflitto in Ucraina, i prodotti da forno mantengono una posizione di rilievo nel carrello dei consumatori e in particolare, la produzione e il consumo di biscotti sono in aumento. Tuttavia, le esigenze dei consumatori sono in continua evoluzione e nell’ultimo decennio si è osservato una tendenza crescente a rifiutare i prodotti contenenti olio di palma a causa della percezione negativa che si è venuta a creare riguardo agli aspetti nutrizionali, ambientali e sociali correlati al suo impiego. Per venire incontro a questa tendenza, le aziende di trasformazione stanno cercando miscele lipidiche alternative. Sostituire una sostanza grassa con un’altra non è però banale perché le modifiche si riflettono sulla qualità nutrizionale, organolettica e sulla conservabilità del prodotto finito, per questo è necessario un adeguata valutazione della qualità finale del prodotto e uno studio di shelf life preliminare. A questo scopo, in questo progetto di tesi sono state valutate le performance di due biscotti con formulazioni lipidiche differenti rispetto al biscotto ottenuto con solo olio di palma per quanto riguarda lo stato ossidativo, principale causa di scadimento qualitativo per questa tipologia di prodotto. Durante un periodo di conservazione di 355 giorni a 20°C sono stati monitorati indici di ossidazione primaria (numero di perossido) e secondaria (esanale e acidi grassi ossidati), oltre essere stata testata una generale resistenza all’ossidazione accelerata della matrice tramite strumento OXITEST. In questo modo è stato possibile confrontare lo stato ossidativo dei biscotti a diversa formulazione con l’obiettivo di valutare se la qualità di biscotti “senza olio di palma” risulta soddisfacente o meno nell’arco dell’intera shelf life destinata al prodotto.

Funzionalità delle proteine e ossidazione lipidica e proteica in filetti di branzino salati dopo trattamento con campi elettrici pulsati

Il presente lavoro di tesi ha avuto lo scopo di valutare l’effetto del trattamento con campi elettrici pulsati sulla funzionalità delle proteine e sul livello di ossidazione lipidica e proteica di filetti di branzino (Dicentrarchus labrax) durante 12 giorni di conservazione refrigerata. A tale scopo, un totale di 50 filetti è stato sottoposto a salagione mediante salamoia contenente il 5% di NaCl per 24 ore e successivamente diviso in 2 gruppi sperimentali (n=25/gruppo): CONT, filetti non sottoposti a trattamento e PEF, filetti trattati con campi elettrici pulsati aventi intensità di 0,6 kV/cm, ampiezza degli impulsi di 10 μs per un tempo totale di trattamento pari a 10 s. I filetti sono stati confezionati in atmosfera protettiva (20% di CO2 e 80% di N2) e conservati a temperatura di refrigerazione per i 12 giorni successivi. Nel complesso, i risultati ottenuti suggeriscono come il trattamento PEF non abbia esercitato un effetto né migliorativo né peggiorativo sulla funzionalità delle proteine, determinata tramite analisi della solubilità, risultato piuttosto inatteso data la potenzialità del PEF di migliorare la funzionalità proteica. Si può ipotizzare che il processo di salatura a cui sono stati sottoposti i campioni possa avere in qualche modo mascherato un possibile effetto positivo del trattamento a causa della solubilizzazione delle proteine avvenuta già in fase di salatura. Inoltre, nonostante il PEF possa innescare fenomeni ossidativi a carico della matrice lipidica e proteica, in questo studio non sono state osservate modificazioni, suggerendo come il trattamento non abbia alterato la stabilità ossidativa dei filetti. In conclusione, i risultati ottenuti nel presente studio sono da considerarsi positivi, in quanto è possibile evincere come il trattamento effettuato abbia consentito di migliorare le rese di processo, senza però influenzare la stabilità ossidativa di lipidi e proteine, lasciando quindi inalterata la funzionalità delle stesse.

Monitoraggio della viscoelasticità di un modello di coltura cellulare 3D per lo studio della fibrosi epatica

Lo sviluppo di fibrosi epatica si associa caratteristicamente a un eccesso di produzione e reticolazione della matrice extracellulare del tessuto, che causa un progressivo aumento del modulo elastico e della viscosità dell’organo – che a loro volta determinano ipertensione portale e insufficienza funzionale. Modelli avanzati che riproducano in vitro il microambiente epatico sono cruciali per lo studio della patogenesi del fenomeno e per la valutazione di adeguate terapie future. Un esempio chiaro di questa strategia viene presentato in un recente lavoro di ricerca, nel quale Cacopardo et al. propongono una strategia basata sull’utilizzo di tipi differenti di idrogel, con proprietà elastiche e viscosità variabili, per studiare la meccano-dinamica in un ambiente di coltura tridimensionale. Idrogel di carichi di cellule sono dunque stati differenzialmente reticolati mediante transglutaminasi microbica, utilizzando un metodo citocompatibile originale che consenta l’esposizione delle cellule a un ambiente con proprietà meccaniche che variano nel tempo. Per la coltura dei costrutti 3D è stato inoltre utilizzato un bioreattore che si è dimostrato utile anche per monitorare nel tempo le proprietà meccaniche dei costrutti cellulari. I risultati hanno mostrato che una maggiore “solidità” della matrice è coerente con l’aumento dello stress cellulare. Il metodo proposto si è dimostrato quindi in grado di imitare efficacemente il microambiente meccanico associato alla fibrosi epatica e in evoluzione nel tempo e, di conseguenza, potrebbe fornire nuove informazioni sui processi fisiopatologici correlati e suggerire più efficaci strategie terapeutiche.

Sistemi di co-cultura 3D per lo studio dell'effetto di farmaci chemioterapici su cellule tumorali

Il neuroblastoma è un tumore solido pediatrico che si sviluppa nel sistema nervoso e risulta una significativa causa di morte infantile. Per avanzare nella conoscenza della sua patogenesi, l’ingegneria dei tessuti biologici, e più nello specifico la microfabbricazione dei biomateriali, ha favorito lo sviluppo di piattaforme microfluidiche utili per riprodurre il sistema neurovascolare umano. Piattaforme di questo tipo, chiamate chip, prevedono spesso l’utilizzo di idrogel. Nel mio elaborato viene presentato un lavoro recentemente pubblicato da Sokullu et al., nel quale gli autori presentano le prorietà del GelMA, un idrogel che mostra caratteristiche molto simili a quelle della matrice extracellulare naturale. Nel lavoro presentato, l’idrogel viene posto all’interno del microchip come base per la co-coltura di due linee cellulari umane, cellule di neuroblastoma e cellule endoteliali di vena ombelicale. Tramite test specifici si riscontra che il GelMA mostra appropriate proprietà biomeccaniche e determina nelle cellule in coltura una vitalità superiore all’80%. Il GelMA si rivela dunque una piattaforma utile per gli studi di colture cellulari 3D per lunghi periodi. Il lavoro analizzato prova inoltre che questa struttura permette di valutare eventi di invasione e migrazione di cellule tumorali suggerendo che il chip microfluidico possa essere impiegato per studi di ottimizzazione del dosaggio e delle modalità di somministrazione di farmaci chemioterapici.

Valutazione delle performances di nuove colture starter in salami prodotti industrialmente

Le colture starter sono preparazioni comprendenti una o più specie microbiche aggiunte per condurre i processi fermentativi, con risvolti positivi sulle caratteristiche tecnologiche e igienico-sanitarie dei prodotti ottenuti. Questa tesi si inserisce in un progetto europeo volto a sfruttare la biodiversità microbica di salumi dell'area del Mediterraneo, utilizzandoli come fonte di isolamento di batteri lattici (LAB) da proporre come nuove colture starter e/o bioprotettive. Prove preliminari hanno permesso di selezionare un numero ridotto di LAB, considerati sicuri, che in questa tesi sono stati studiati per il loro potenziale tecnologico (cinetiche di crescita a 20°C) per valutarne l’attitudine ad essere utilizzati in salami prodotti a livello industriale. Sulla base di queste prove effettuate in laboratorio, 4 ceppi (Latilactobacillus sakei 2M7 e SWO10, Lactiplantibacillus paraplantarum BPF2, Latilactobacillus curvatus KN55) sono stati utilizzati per la produzione di salami a livello industriale, confrontando le loro performances con uno starter commerciale utilizzato comunemente in azienda. I risultati hanno mostrato come tutti i ceppi siano stati in grado di sviluppare nella matrice con cinetiche simili, anche se questa acidificazione non ha limitato il contenuto di enterobatteri, ad eccezione del campione controllo, dove tuttavia i LAB hanno mostrato una ridotta capacità di persistenza. Il ceppo BPF2 ha ridotto significativamente il contenuto di tiramina nel prodotto finito. L’analisi dei metaboliti volatili ha evidenziato un diverso accumulo di prodotti derivanti dallo sviluppo dei LAB (es. acidi, aldeidi), anche se tali differenze erano difficilmente percepibili a livello olfattivo e tutti i salami presentavano un odore gradevole. Ulteriori prove saranno necessarie per garantire la qualità microbiologica del prodotto finito (controllo degli enterobatteri) e per effettuare anche test sensoriali, al fine anche di favorire la differenziazione dei prodotti.

Il Terroir dell'azienda Fondo San Giuseppe

La coltivazione della vite e la produzione di vino possono trarre molteplici benefici dalle interazioni con una matrice paesaggistica ricca di biodiversità, come il miglioramento della fertilità del terreno, la prevenzione dei fenomeni di erosione del suolo, il contrasto degli effetti del cambiamento climatico. Il lavoro di Tesi, realizzato nell’azienda Fondo San Giuseppe, a Brisighella (RA), ha analizzato le principali componenti biotiche e abiotiche, che conferiscono unicità ai vini (clima, suolo, sapere collettivo, vitigni, microrganismi), focalizzando i rilievi sperimentali sul bosco, la componente più importante e più caratterizzante i sistemi viticoli dell’azienda e del territorio. È stata dapprima effettuata l’analisi della matrice paesaggistica, esaminando la copertura percentuale e la numerosità di specie che formano lo strato arbustivo e arboreo, e in seguito sono stati realizzati rilievi produttivi su ceppi di Trebbiano Romagnolo e un campionamento di uve a diversa distanze dalla matrice boschiva. Le principali specie arboree riscontrate sono frassino da manna e carpino nero, accompagnate da altre specie quali sanguinello, acero campestre, ciliegio selvatico, ginepro, rovo, vitalba, rosa canina, e ginestra, distribuite in maniera diversa nei diversi strati vegetazionali. Alcune di queste specie sono caratterizzate da un alta emissione di composti organici volatili (VOCs) in grado di influenzare il profilo aromatico delle uve, evidenziando la rilevanza di promuovere la salvaguardia e lo studio degli agroecosistemi attraverso una metodologia interdisciplinare.

Valutazione e riduzione del rischio da sovraccarico biomeccanico nel settore della distillazione: il caso Distillerie Mazzari S.p.A.

Il prezzo che ancora oggi si paga per la non sicurezza sul lavoro è valutabile in termini di vite umane e dietro ad ogni numero ci sono la storia e la vita di persone, di famiglie. La sfida continua ad essere un cambiamento culturale che radichi i valori della prevenzione e sicurezza nel mondo del lavoro in vista del miglioramento della qualità della vita di lavoratrici e lavoratori. L’obiettivo di questa tesi è valutare quanto “Distillerie Mazzari”, un’azienda con sede a Sant’Agata sul Santerno (RA), sia soggetta a rischi, con particolare riferimento alla movimentazione manuale dei carichi, ma anche proporre azioni per ridurre gli stessi. Viene presentata una suddivisione dei rischi in diverse categorie: per la sicurezza, per la salute, trasversali e ambientali, mentre per il rischio da sovraccarico biomeccanico si ha un capitolo a parte, poichè è il più approfondito. Una volta studiata la situazione attuale (as-is), si passa alla fase to-be dove vengono proposte azioni da intraprendere per ridurre i rischi. In particolare viene creato un progetto di rating per determinare l’indice di rischio (grazie alla matrice del rischio). Infine, vengono redatte le schede di intervento per alcuni rischi individuati. Nella parte finale della tesi, come detto, si tratta nel dettaglio la movimentazione manuale dei carichi, applicando sia il metodo NIOSH che quello di Snook e Ciriello. Grazie a questi due metodi, vengono studiate nel dettaglio le attività di insacco acido tartarico e alimentare e le operazioni di traino e di spinta. Infine, grazie al software ErgoEasy Professional si è proceduto nel calcolare diversi indici di rischio relativamente al sovraccarico biomeccanico.