An effective use of 3-D CAD/CAM withing an overall C.I.M. framework

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Produzione di diossido di carbonio ad uso alimentare

Nell'elaborato di tesi viene descritto il funzionamento di un impianto di quadri-generazione con la peculiarità del recupero di diossido di carbonio dai fumi di combustione utilizzato poi per l'imbottigliamento e la realizzazione di soft drink. Sono state valutate fonti alternative al gas naturale e una tecnica alternativa al recupero mediante solventi chimici.

Avaliação da adaptação marginal de diferentes tipos de restaurações obtidas por CAD/CAM e métodos convencionais

The past few decades have brought many changes to the dental practice and the technology has become ready available. The result of a satisfactory rehabilitation treatment basically depends on the balance between biological and mechanical factors. The marginal adaptation of crowns and prosthetic structures is vital factor for long-term success. The development of CAD / CAM technology in the manufacture of dental prostheses revolutionized dentistry, this technology is capable of generating a virtual model from the direct digital scanning from the mouth, casts or impressions. It allows the planning and design of the structure in a computered software. The virtual projects are obtained with high precision and a significant reduction in clinical and laboratory time. Thus, the present study (Chapters 1, 2 and 3) computed microtomography was used to evaluate, different materials, different CAD/CAM systems, different ways of obtaining virtual model (with direct or indirect scanning), and in addition, also aims to evaluate the influence of cementing agent in the final adaptation of crowns and copings obtained by CAD / CAM. Furthermore, this study (Chapter 4, 5 and 6) also aims to evaluate significant differences in vertical and horizontal misfits in abutment-free frameworks on external hexagon implants (HE) using full castable UCLAs, castable UCLAs with cobalt-chromium pre-machined bases and obtained by CAD / CAM with CoCr or Zirconia by different scanning and milling systems. For this, the scanning electron microscopy and interferometry were used. It was concluded that the CAD / CAM technology is capable to produce restorations, copings and screw-retained implant-supported frameworks in different materials and systems offering satisfactory results of marginal accuracy, with significative reduction in clinical and laboratory time.

Accuracy of computer-aided design/computer-assisted manufacture (CAD/CAM) fabricated dental restorations: a comparative study

Introduction: Computer-Aided-Design (CAD) and Computer-Aided-Manufacture (CAM) has been developed to fabricate fixed dental restorations accurately, faster and improve cost effectiveness of manufacture when compared to the conventional method. Two main methods exist in dental CAD/CAM technology: the subtractive and additive methods. While fitting accuracy of both methods has been explored, no study yet has compared the fabricated restoration (CAM output) to its CAD in terms of accuracy. The aim of this present study was to compare the output of various dental CAM routes to a sole initial CAD and establish the accuracy of fabrication. The internal fit of the various CAM routes were also investigated. The null hypotheses tested were: 1) no significant differences observed between the CAM output to the CAD and 2) no significant differences observed between the various CAM routes. Methods: An aluminium master model of a standard premolar preparation was scanned with a contact dental scanner (Incise, Renishaw, UK). A single CAD was created on the scanned master model (InciseCAD software, V2.5.0.140, UK). Twenty copings were then fabricated by sending the single CAD to a multitude of CAM routes. The copings were grouped (n=5) as: Laser sintered CoCrMo (LS), 5-axis milled CoCrMo (MCoCrMo), 3-axis milled zirconia (ZAx3) and 4-axis milled zirconia (ZAx4). All copings were micro-CT scanned (Phoenix X-Ray, Nanotom-S, Germany, power: 155kV, current: 60µA, 3600 projections) to produce 3-Dimensional (3D) models. A novel methodology was created to superimpose the micro-CT scans with the CAD (GOM Inspect software, V7.5SR2, Germany) to indicate inaccuracies in manufacturing. The accuracy in terms of coping volume was explored. The distances from the surfaces of the micro-CT 3D models to the surfaces of the CAD model (CAD Deviation) were investigated after creating surface colour deviation maps. Localised digital sections of the deviations (Occlusal, Axial and Cervical) and selected focussed areas were then quantitatively measured using software (GOM Inspect software, Germany). A novel methodology was also explored to digitally align (Rhino software, V5, USA) the micro-CT scans with the master model to investigate internal fit. Fifty digital cross sections of the aligned scans were created. Point-to-point distances were measured at 5 levels at each cross section. The five levels were: Vertical Marginal Fit (VF), Absolute Marginal Fit (AM), Axio-margin Fit (AMF), Axial Fit (AF) and Occlusal Fit (OF). Results: The results of the volume measurement were summarised as: VM-CoCrMo (62.8mm3 ) > VZax3 (59.4mm3 ) > VCAD (57mm3 ) > VZax4 (56.1mm3 ) > VLS (52.5mm3 ) and were all significantly different (p presented as areas with different colour. No significant differences were observed at the internal aspect of the cervical aspect between all groups of copings. Significant differences (p< M-CoCrMo Internal Occlusal, Internal Axial and External Axial 2 ZAx3 > ZAx4 External Occlusal, External Cervical 3 ZAx3 < ZAx4 Internal Occlusal 4 M-CoCrMo > ZAx4 Internal Occlusal and Internal Axial The mean values of AMF and AF were significantly (p M-CoCrMo and CAD > ZAx4. Only VF of M-CoCrMo was comparable with the CAD Internal Fit. All VF and AM values were within the clinically acceptable fit (120µm). Conclusion: The investigated CAM methods reproduced the CAD accurately at the internal cervical aspect of the copings. However, localised deviations at axial and occlusal aspects of the copings may suggest the need for modifications in these areas prior to fitting and veneering with porcelain. The CAM groups evaluated also showed different levels of Internal Fit thus rejecting the null hypotheses. The novel non-destructive methodologies for CAD/CAM accuracy and internal fit testing presented in this thesis may be a useful evaluation tool for similar applications.

Impianti idroelettrici per la produzione di energia

L'energia idroelettrica è una fonte di energia alternativa e rinnovabile che sfrutta il moto dell'acqua, generato grazie all'energia potenziale presente tra due bacini posti a quote diverse per convertire l'energia meccanica in elettrica attraverso un alternatore collegato a turbina. Gli impianti si classificano in: impianti ad acqua fluente, a deflusso regolato, ad accumulo tramite pompaggio. Le turbine idrauliche sono quei dispositivi meccanici in grado di convertire l'energia cinetica in energia meccanica. Fra tutte studieremo la Pelton, la Francis e la Kaplan e i loro criteri di scelta. I grandi impianti hanno un notevole impatto ambientale, ecco perché la nuova tecnologia si basa sul mini idroelettrico; quest'ultimo dal punto di vista economico è competitivo rispetto alle altre fonti rinnovabili ed ai combustibili fossili.

Modellazione 3D e analisi dello stato tenso-deformativo di una calandra per la produzione di tubi di acciaio a saldatura elicoidale

Il lavoro di indagine che è stato sviluppato nella presente tesi è volto a valutare, attraverso metodi FEM, ossia tecniche numeriche computazionali, le sollecitazioni e le deformazioni che agiscono sul telaio di uno "Stampo", macchina che realizza l'operazione di calandratura della lamiera nella produzione di tubi di acciaio a saldatura elicoidale. In particolare l’analisi riportata in questo documento può ritenersi uno studio preliminare che ha lo scopo di creare un simulatore tenso-deformativo che permetta di realizzare un futuro lavoro di validazione del modello, quindi esso è stato realizzato nel modo più flessibile possibile, in modo che sia agevole, anche in un secondo tempo, introdurvi delle modifiche. Il Software utilizzato per la realizzazione dell'analisi FEM è Salomé-Meca accompagnato dal risolutore Code Aster. Oltre all'analisi sul Telaio dello Stampo si è effettuato uno studio preliminare, di validità generale, in cui si riportano in dettaglio le operazioni da effettuare per lo studio degli Assembly. In particolare è stato utilizzato il software Efficient per la creazione del file di comando.

Elettrodeposizione di catalizzatori a base di Rh su schiume e fibre metalliche di FeCrAlloy per la produzione di syngas

The preparation of structured catalysts active in the catalytic partial oxidation of methane to syngas, was performed by electrosynthesis of hydroxides on FeCrAlloy foams and fibers. Rh/Mg/Al hydrotalcite-type compounds were prepared by co-precipitation of metallic cations on the support and successive calcination. Electrochemical reactions have been studied during the electrodeposition by linear sweep voltammetry. The experiments were performed at supports immersed in KNO3, KCl, Mg2+ and Al3+ aqueous solutions, starting by different precursors (nitrate and chlorides salts) and modifying the Mg/A ratio. Rh/Mg/Al hydrotalcite-type compounds were deposited on metal foams by applying a -1.2V vs SCE potential for 2000s with a nitrate solution of 0.06M total metal concentration. Firstly it was studied the effect of Mg on the coating propierties, modifying the Rh/Mg/Al atomic ratio (5/70/25, 5/50/45, 5/25/70 e 5/0/95). Then the effect of the amount of Rh was later investigated in the sample with the largest Mg content (Rh/Mg/Al = 5/70/25 and 2/70/28).The results showed that magnesium allowed obtaining the most homogeneous and well adherent coatings, wherein rhodium was well dispersed. The sample with the Rh/Mg /Al ratio equal to5/70/25 showed the best catalytic performances. Decreasing the Rh content, the properties of the coating were not modified, but the catalytic activity was lower, due to a not enough number of active sites to convert the methane. The work on metal fibers focused on the effect of precursor concentration, keeping constant composition, potential and synthesis time at the values of Rh/Mg/Al =5/70/25, -1.2V vs SCE and 1000s. However fibers geometry did not allow to obtain a high quality coating, even if results were quite promising.

Produzione di alcol furfurilico da furfurale in fase gas con catalizzatori a base di CaO

The hydrogenation of biomass-derived molecules is a key reaction in upgrading these compounds into chemicals and fuels. The use of catalytic transfer hydrogenation, employing alcohols as hydrogen sources, offers an alternative approach to this process, avoiding the use of H2 under high pressure and precious metal catalysts. In this work, the gas-phase conversion of biomass-derived furfural into furfuryl alcohol and 2-methylfuran was studied, using methanol as the H-transfer agent and CaO-based catalysts. The results obtained with this catalyst were compared with those obtained by using MgO, which due to its basic properties and to its high surface area, at present appears to be among the best basic catalysts used for the conversion of biomass-derived molecules. Pure CaO, despite having a very low surface area, compared to MgO catalyst (5 m2/g vs. 172 m2/g), was shown to reduce furfural into its corresponding unsaturated alcohol at 350°C, thus allowing selective H-transfer from methanol to the substrate. These results highlight the potential application of the H-transfer reaction over CaO based catalysts as an efficient process for the selective reduction of biomass-derived molecules.

Produzione di micro-supercapacitori allo stato semisolido per applicazioni portatili

La seguente tesi prevede la costruzione e caratterizzazione di un micro-supercapacitore asimmetrico composto da un anodo a base di ZnO ed un catodo a base di grafene ossido ridotto (rGO); la combinazione di due materiali con differente natura di accumulo di carica permette quindi di ottenere dispositivi con migliori performance elettrochimiche. Entrambi gli elettrodi sono stati depositati per via elettrochimica su substrati flessibili di PET-ITO. L'ottimizzazione delle proprietà dello ZnO è stata fatta tramite l'aggiunta di molecole di tensioattivi durante la deposizione dello stesso. I risultati ottenuti mostrano un effettivo miglioramento delle proprietà elettrochimiche e della trasparenza dei film di ZnO prodotto grazie all'effetto di tali tensioattivi. Inoltre anche le proprietà di rGO sono state ottimizzate allo scopo di ottenere buone proprietà elettrochimiche abbinate all'elevata trasparenza del film prodotto. Infine sono stati costruiti micro-supercapacitori allo stato semisolido con differenti agenti gelificanti (silice e Nanoclay) ed il loro funzionamento è stato dimostrato.

Nuove specie per l'acquacoltura: tecniche di produzione di novellame di Sardina pilchardus

Il progetto all’interno del quale si è inserita l' attività "Sperimentare in acquacoltura il novellame di Sardina pilchardus" è il Progetto Ritmare (La Ricerca Italiana per il Mare). Il progetto Ritmare è un progetto strategico per la ricerca sul mare in Italia, che vuole coniugare le risorse ambientali del mare con l’uso connesso alle attività produttive e allo sfruttamento energetico delle sue risorse, sviluppando tecnologie ed innovazione e, al tempo stesso, promuovendone la sua conoscenza e il rispetto. In tale contesto il progetto mira a sperimentare in acquacoltura il novellame di sardina, prodotto agroalimentare tradizionalmente consumato e molto richiesto nei paesi rivieraschi del Mediterraneo. ll novellame per anni è stato pescato in modo puntuale ma per la bassissima sostenibilità e per l’impatto sugli stock adulti, la comunità europea ne ha deciso la sospensione. Il progetto vuole tentare di reintegrare il prodotto sul mercato attraverso una produzione sostenibile, evitando la perdita culturale. Saranno indagate le caratteristiche organolettiche del prodotto per promuoverne il consumo e verificate le ricadute industriali attraverso la realizzazione di un Business plan.

Avaliação in vitro da adaptação marginal e interna de coroas de cerâmica e resina composta fabricadas com o sistema CAD/CAM utilizando duas câmeras intraorais de moldagem digital

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, 2015.

Interfaz AIS para aplicaciones en CAD/CAM/CG

Los modeladores geométricos más comunes en el mercado ofrecen, además de sus servicios de modelado, una API (Application Programming Interface) que permite la construcción de aplicaciones o software cliente -- Estas aplicaciones aprovechan los servicios básicos del modelador para proveer tareas específicas -- Sin embargo las diferencias entre API´s de distintos modeladores imposibilita el intercambio del software cliente entre ellos -- Application Interface Specification -AIS- es una API genérica para ser usada por aplicaciones cliente de los modeladores geométricos -- Este artículo reporta la implementación de AIS sobre AutoCAD® y MicroStation® y discute aspectos importantes de dicha implementación -- Además presenta una aplicación cliente neutra que habla lenguaje AIS y por lo tanto se ejecuta transparentemente sobre los dos modeladores -- AIS se presenta como una alternativa económica para escribir aplicaciones de CAD/CAM/CG -- Futuros desarrollos incluyen la implementación de AIS para labores gráficas y/o de base de datos

Sistemi tecnologici innovativi di involucro per il recupero del patrimonio edilizio recente. L'edilizia scolastica nel Comune di Bologna

La ricerca è volta a presentare un nuovo approccio integrato, a supporto di operatori e progettisti, per la gestione dell’intero processo progettuale di interventi di riqualificazione energetica e architettonica del patrimonio edilizio recente, mediante l’impiego di soluzioni tecnologiche innovative di involucro edilizio. Lo studio richiede necessariamente l’acquisizione di un repertorio selezionato di sistemi costruttivi di involucro, come base di partenza per l’elaborazione di soluzioni progettuali di recupero delle scuole appartenenti al secondo dopoguerra, in conglomerato cementizio armato, prevalentemente prefabbricate. Il progetto individua procedimenti costruttivi ecocompatibili per la progettazione di componenti prefabbricati di involucro “attivo”, adattabile ed efficiente, da assemblare a secco, nel rispetto dei requisiti prestazionali richiesti dalle attuali normative. La ricerca è finalizzata alla gestione dell’intero processo, supportato da sistemi di rilevazione geometrica, collegati a software di programmazione parametrica per la modellazione di superfici adattabili alla morfologia dei fabbricati oggetto di intervento. Tali strumenti informatizzati CAD-CAM sono connessi a macchine a controllo numerico CNC per la produzione industrializzata degli elementi costruttivi “su misura”. A titolo esemplificativo dell’approccio innovativo proposto, si formulano due possibili soluzioni di involucro in linea con i paradigmi della ricerca, nel rispetto dei principi di sostenibilità, intesa come modularità, rapidità di posa, reversibilità, recupero e riciclo di materiali. In particolare, le soluzioni innovative sono accomunate dall’applicazione di una tecnica basata sull’assemblaggio di elementi prefabbricati, dall’adozione di una trama esagonale per la tassellazione della nuova superficie di facciata, e dall’utilizzo del medesimo materiale termico isolante, plastico e inorganico, riciclato ed ecosostenibile, a basso impatto ambientale (AAM - Alkali Activated Materials). Le soluzioni progettuali proposte, sviluppate presso le due sedi coinvolte nella cotutela (Università di Bologna, Université Paris-Est) sono affrontate secondo un protocollo scientifico che prevede: progettazione del sistema costruttivo, analisi meccanica e termica, sperimentazione costruttiva, verifica delle tecniche di messa in opera e dei requisiti prestazionali.

Architetture di interconnessione per sistemi su singolo chip e per sistemi ad integrazione tridimensionale

I continui sviluppi nel campo della fabbricazione dei circuiti integrati hanno comportato frequenti travolgimenti nel design, nell’implementazione e nella scalabilità dei device elettronici, così come nel modo di utilizzarli. Anche se la legge di Moore ha anticipato e caratterizzato questo trend nelle ultime decadi, essa stessa si trova a fronteggiare attualmente enormi limitazioni, superabili solo attraverso un diverso approccio nella produzione di chip, consistente in pratica nella sovrapposizione verticale di diversi strati collegati elettricamente attraverso speciali vias. Sul singolo strato, le network on chip sono state suggerite per ovviare le profonde limitazioni dovute allo scaling di strutture di comunicazione condivise. Questa tesi si colloca principalmente nel contesto delle nascenti piattaforme multicore ad alte prestazioni basate sulle 3D NoC, in cui la network on chip viene estesa nelle 3 direzioni. L’obiettivo di questo lavoro è quello di fornire una serie di strumenti e tecniche per poter costruire e aratterizzare una piattaforma tridimensionale, cosi come dimostrato nella realizzazione del testchip 3D NOC fabbricato presso la fonderia IMEC. Il primo contributo è costituito sia una accurata caratterizzazione delle interconnessioni verticali (TSVs) (ovvero delle speciali vias che attraversano l’intero substrato del die), sia dalla caratterizzazione dei router 3D (in cui una o più porte sono estese nella direzione verticale) ed infine dal setup di un design flow 3D utilizzando interamente CAD 2D. Questo primo step ci ha permesso di effettuare delle analisi dettagliate sia sul costo sia sulle varie implicazioni. Il secondo contributo è costituito dallo sviluppo di alcuni blocchi funzionali necessari per garantire il corretto funziomento della 3D NoC, in presenza sia di guasti nelle TSVs (fault tolerant links) che di deriva termica nei vari clock tree dei vari die (alberi di clock indipendenti). Questo secondo contributo è costituito dallo sviluppo delle seguenti soluzioni circuitali: 3D fault tolerant link, Look Up Table riconfigurabili e un sicnronizzatore mesocrono. Il primo è costituito fondamentalmente un bus verticale equipaggiato con delle TSV di riserva da utilizzare per rimpiazzare le vias guaste, più la logica di controllo per effettuare il test e la riconfigurazione. Il secondo è rappresentato da una Look Up Table riconfigurabile, ad alte prestazioni e dal costo contenuto, necesaria per bilanciare sia il traffico nella NoC che per bypassare link non riparabili. Infine la terza soluzione circuitale è rappresentata da un sincronizzatore mesocrono necessario per garantire la sincronizzazione nel trasferimento dati da un layer and un altro nelle 3D Noc. Il terzo contributo di questa tesi è dato dalla realizzazione di un interfaccia multicore per memorie 3D (stacked 3D DRAM) ad alte prestazioni, e dall’esplorazione architetturale dei benefici e del costo di questo nuovo sistema in cui il la memoria principale non è piu il collo di bottiglia dell’intero sistema. Il quarto ed ultimo contributo è rappresentato dalla realizzazione di un 3D NoC test chip presso la fonderia IMEC, e di un circuito full custom per la caratterizzazione della variability dei parametri RC delle interconnessioni verticali.