Studio del processo di stagnatura in automatico per fili ... · Progettare, realizzare e collaudare un banco di ... Studio del processo di stagnatura ... Modello statistico predittivo

Obiettivi◆◆ ◆Progettare,◆realizzare◆e◆collaudare◆un◆banco◆di◆

prova◆che◆consenta◆di◆analizzare◆il◆processo◆di◆sal-datura◆in◆automatico;

◆◆ ◆Applicare◆i◆metodi◆statistici◆di◆ottimizzazione◆e◆identificare◆i◆parametri◆di◆processo◆ottimali;

◆◆ ◆Progettare◆il◆sistema◆di◆saldatura◆automatizzato◆da◆integrare◆nella◆macchina◆di◆assemblaggio.

Descrizione◆◆◆◆La◆prima◆fase◆del◆progetto◆è◆servita◆ad◆analizzare◆e◆capire◆il◆processo◆di◆stagnatura◆per◆fili◆in◆rame;◆sono◆stati◆valutati◆limiti◆e◆caratteristiche◆della◆situazione◆di◆produ-zione◆attuale◆e◆passata.◆Le◆informazioni◆acquisite◆sono◆state◆utilizzate◆per◆la◆proget-tazione◆del◆banco◆di◆prova◆che◆garantisca◆i◆requisiti◆minimi◆di◆qualità◆della◆saldatura.I◆materiali◆per◆il◆sistema◆di◆saldatura◆sono◆stati◆valutati◆e◆scelti◆tramite◆test◆di◆bagna-bilità◆dello◆stagno◆fuso◆su◆differenti◆acciai.Le◆verifiche◆sperimentali◆effettuate◆con◆ il◆banco◆di◆prova◆ ◆applicando◆ l’algoritmo◆Simplex◆(utilizzando◆il◆software◆MultiSimplex®,◆Grabitech◆Solutions◆AB)◆hanno◆con-sentito◆di◆definire◆i◆parametri◆di◆processo◆ottimali.I◆risultati◆ottenuti◆sono◆stati◆utilizzati◆per◆definire◆la◆progettazione◆della◆stazione◆automatizzata◆di◆saldatura◆da◆integrare◆nella◆macchina◆◆di◆produzione◆delle◆bobine.

ConclusioniIl◆banco◆di◆prova◆ha◆consentito◆di◆effettuare◆le◆verifiche◆sperimentali◆e◆di◆studiare◆il◆processo◆di◆saldatura◆automatizzato.L’utilizzo◆delle◆metodologie◆statistiche◆ha◆consentito,◆con◆un◆numero◆limitato◆di◆esperimenti,◆di◆identificare◆i◆parametri◆di◆processo◆ottimali◆e◆di◆migliorare◆la◆quali-tà◆delle◆saldature◆rispetto◆ai◆valori◆iniziali.I◆risultati◆ottenuti◆hanno◆consentito◆di◆progettare◆il◆sistema◆di◆saldatura◆da◆inte-grare◆nella◆catena◆di◆assemblaggio◆e◆di◆fornire◆le◆basi◆per◆una◆completa◆automa-zione◆del◆processo.

AbstractSwiss◆ Coils◆ SA◆ realizza◆ bobine◆ miniaturizzate◆ desti-nate◆principalmente◆ai◆settori◆medicale,◆RFID◆e◆indu-striale.◆Il◆progetto◆consiste◆nello◆studio◆di◆una◆stazione◆di◆saldatura◆automatizzata◆per◆fili◆in◆rame,◆operazione◆che◆attualmente◆viene◆eseguita◆manualmente,◆da◆in-tegrare◆nella◆catena◆di◆assemblaggio◆delle◆bobine.Lo◆studio◆del◆processo◆di◆saldatura◆è◆stato◆effettua-to◆realizzando◆un◆banco◆di◆prova◆per◆le◆verifiche◆spe-rimentali◆e◆applicando◆le◆metodologie◆statistiche◆per◆l’ottimizzazione◆dei◆parametri.I◆risultati◆ottenuti◆hanno◆consentito◆di◆progettare◆la◆stazione◆di◆saldatura◆che◆verrà◆ integrata◆nella◆mac-china◆di◆assemblaggio◆e◆ne◆completerà◆l’automazione.

Marco [email protected]

Fig.◆1.◆Test◆di◆bagnabilità,◆goccia◆di◆stagno◆fusa◆su◆acciaio◆a◆450°C

Fig.◆2.◆Grafico◆dei◆movimenti◆calcolati◆dall’algoritmo◆di◆ottimizzazione◆Simplex◆a◆dimensione◆variabile◆per◆raggiungere◆l’ottimo◆del◆processo◆con◆due◆fattori

Fig.◆3.◆Processo◆di◆ottimizzazione◆eseguito◆con◆l’algoritmo◆Simplex◆

Scuola◆universitaria◆professionale◆della◆Svizzera◆italianaDipartimento tecnologie innovative

Studio del processo di stagnatura in automatico per fili in rameMarco AgustoniBachelor of Science in Ingegneria meccanicaApprofondimento◆in◆Prototipi◆virtuali◆e◆materiali◆avanzatiRelatore:◆Daniele◆CrivelliCorrelatore:◆Walter◆AmaroPartner◆industriale:◆Swiss◆Coils◆SA,◆CH–6648◆Minusio◆(TI)

andamento delle prove sperimentali

valore di riferimento

Obiettivi◆◆ Identificazione◆delle◆variabili◆e◆dei◆responsi◆del◆pro-

cesso.◆◆ Caratterizzazione◆del◆polimero◆in◆laboratorio.◆◆ Esecuzione◆delle◆ simulazioni◆ reologiche◆con◆Mol-

dflow◆Insight◆3D.◆◆◆ Identificazione◆del◆piano◆DOE◆più◆adatto.◆◆ Validazione◆dei◆modelli◆attraverso◆verifiche◆virtuali◆

(FEM).◆◆ Valutazione◆dell’influsso◆dei◆fattori◆sui◆responsi.

Descrizione◆Dopo◆una◆prima◆fase◆in◆cui◆sono◆stati◆scelti◆i◆fattori◆e◆i◆responsi◆più◆significativi◆si◆è◆passati◆al◆compounding◆in◆cui◆il◆PA6◆è◆stato◆caricato◆con◆diverse◆percentuali◆di◆fi-bra◆di◆vetro◆che◆conferiscono◆maggiore◆resistenza◆meccanica◆e◆minori◆deformazioni.◆◆I◆materiali◆sono◆stati◆successivamente◆caratterizzati◆reologicamente◆in◆laboratorio◆con◆il◆reometro◆capillare.Quindi,◆dopo◆la◆definizione◆del◆piano◆fattoriale◆DOE◆si◆è◆proceduto◆alle◆simulazioni◆che◆hanno◆permesso◆di◆generare◆sei◆equazioni◆rappresentative◆di◆ogni◆responso.◆Dopo◆un’attenta◆verifica◆dei◆risultati◆si◆sono◆potuti◆validare◆i◆modelli◆creati◆ed◆è◆stato◆pos-sibile◆analizzare◆in◆dettaglio◆il◆comportamento◆del◆responso◆in◆funzione◆della◆varia-zione◆dei◆fattori.◆◆◆

ConclusioniIl◆modello◆statistico◆predittivo◆adottato◆è◆risultato◆particolarmente◆adatto◆in◆tre◆casi◆su◆sei.◆Dall’analisi◆di◆queste◆◆tre◆equazioni◆è◆stato◆possibile◆comprendere◆qua-li◆dei◆fattori◆rivestono◆un◆ruolo◆importante◆sui◆responsi.◆Dalle◆osservazioni,◆ese-guite◆con◆gli◆specifici◆grafici◆contour◆plot,◆sono◆emerse◆relazioni◆particolarmente◆inaspettate◆tra◆fattori◆e◆responsi◆che◆sarebbero◆state◆difficili◆da◆prevedere◆senza◆questo◆studio.◆◆◆◆

AbstractQuesto◆studio,◆mediante◆ l’utilizzo◆delle◆tecniche◆stati-stiche◆DOE◆per◆ la◆progettazione◆degli◆esperimenti,◆ha◆permesso◆di◆definire◆il◆comportamento◆di◆un◆manufatto◆realizzato◆mediante◆iniezione◆plastica◆in◆relazione◆ai◆più◆importanti◆parametri◆di◆processo.◆L’oggetto◆in◆questione◆è◆una◆platina,◆cioè◆il◆componente◆che◆negli◆orologi◆a◆bi-lanciere◆sostiene◆i◆ponti◆e◆le◆varie◆parti◆del◆movimento,◆ed◆è◆stato◆scelto◆per◆la◆sua◆geometria◆particolarmente◆complessa◆da◆realizzare◆con◆questo◆tipo◆di◆processo.◆Per◆la◆generazione◆dei◆modelli◆tutte◆le◆simulazioni◆sono◆state◆effettuate◆con◆il◆software◆Moldflow◆Insight◆2010.◆◆Le◆equazioni◆ottenute◆hanno◆permesso◆di◆individuare◆i◆punti◆più◆vantaggiosi◆per◆i◆costi◆di◆produzione◆e◆la◆qualità◆del◆manufatto.

Davide Carlo [email protected]

Fig.◆1.◆Modello◆utilizzato◆per◆le◆simulazioni

Fig.◆2.◆Uno◆step◆della◆fase◆d’iniezione◆della◆platina

Fig.◆3.◆Superficie◆di◆responso◆3D


Modello statistico predittivo di un manufatto realizzato mediante iniezione plasticaDavide Carlo AndreaniBachelor of Science in Ingegneria meccanicaApprofondimento◆in◆Prototipi◆virtuali◆e◆materiali◆avanzatiRelatore:◆Luca◆DivianiCorrelatore:◆Andrea◆Castrovinci

Obiettivi◆◆ Verificare◆le◆caratteristiche◆del◆materiale◆impiegato.◆◆ Definire◆il◆ciclo◆di◆caratterizzazione◆del◆test.◆◆ Progettare◆la◆struttura◆della◆macchina◆per◆il◆test.◆◆ Progettare◆le◆componenti◆meccaniche,◆elettriche.◆◆ Realizzare◆i◆disegni◆della◆macchina.◆◆ Preparare◆il◆manuale◆utente◆della◆macchina.◆

Descrizione◆◆Dopo◆una◆fase◆di◆ricerca◆sulle◆macchine◆già◆presenti◆sul◆mercato◆e◆uno◆studio◆del◆problema◆stick-slip◆si◆è◆iniziata◆la◆scelta◆della◆soluzione,◆utilizzando◆una◆metodologia◆a◆confronto,◆che◆prevede◆di◆valutare◆accuratamente◆varie◆soluzioni.◆In◆seguito◆si◆so-no◆effettuati◆i◆dimensionamenti◆dei◆componenti◆principali,◆tramite◆calcoli◆analitici.◆Il◆prototipo◆progettato◆è◆costituito◆da◆una◆struttura◆a◆ponte◆che◆viene◆traslata◆tramite◆un◆motore◆e◆un◆accoppiamento◆a◆cremagliera.◆La◆struttura◆a◆ponte◆viene◆condotta◆da◆due◆guide◆cilindriche◆e◆sulla◆stessa◆viene◆montato◆il◆componente◆da◆testare.◆A◆sua◆volta,◆sul◆componente◆vengono◆applicate◆le◆forze◆necessarie◆e◆infine◆si◆avvia◆la◆tra-slazione◆per◆eseguire◆i◆test,◆a◆diverse◆temperature.

ConclusioniIl◆sistema◆sviluppato◆rispetta◆i◆vincoli◆di◆progetto◆imposti◆e◆facilita◆la◆soluzione◆del◆problema◆stick-slip.◆Le◆funzioni◆della◆macchina◆garantiscono◆l’utilizzo◆di◆diversi◆tipi◆di◆provini,◆non◆limitati◆al◆solo◆pattino◆del◆forno.◆Si◆ha◆la◆possibilità◆di◆un’am-pia◆gamma◆di◆carichi,◆di◆velocità◆e◆di◆temperature,◆riuscendo◆a◆testare◆i◆provini◆da◆temperatura◆ambiente◆a◆quella◆massima◆di◆300◆°C.◆Dal◆punto◆di◆vista◆costruttivo◆si◆è◆favorito◆l’impiego◆di◆molte◆parti◆standard,◆limitando◆i◆costi◆di◆lavorazione◆dei◆componenti◆e◆di◆assemblaggio.

AbstractL’obiettivo◆del◆progetto◆è◆lo◆studio◆e◆lo◆sviluppo◆di◆un◆sistema◆semi-automatico◆per◆la◆caratterizzazione◆dei◆superpolimeri◆ in◆ condizioni◆ di◆ lavoro◆ estreme◆ (fino◆ a◆300°C),◆con◆lo◆scopo◆di◆risolvere◆il◆problema◆dello◆stick-slip.◆Mediante◆metodologia◆di◆confronto◆si◆è◆ottenuto◆un◆prototipo◆semplice◆ed◆economico◆da◆realizzare.◆Le◆funzionalità◆più◆importanti◆della◆macchina◆sono:◆utiliz-zo◆di◆differenti◆carichi◆d’impiego◆da◆10◆N◆a◆90◆N,◆velocità◆di◆traslazione◆variabile◆da◆0◆mm/s◆a◆100◆mm/s,◆tempe-ratura◆regolabile◆fino◆a◆un◆massimo◆di◆300°C.

Mattia [email protected]

Fig.◆1.◆Componente◆polimerico,◆da◆caratterizzare◆

Fig.◆3.◆Macchina◆completa◆per◆l’esecuzione◆delle◆prove◆

Fig.◆2.◆Particolare◆della◆macchina◆per◆lo◆“stick◆and◆slip”


Macchina per test dell’effetto stick-slipsu materiali polimericiMattia AnottaBachelor of Science in Ingegneria meccanicaApprofondimento◆in◆Prototipi◆virtuali◆e◆materiali◆avanzatiRelatore:◆Giovanni◆FuriaCorrelatore:◆Andrea◆Castrovinci

Obiettivi◆◆ Ottenere◆un◆modello◆agli◆elementi◆finiti◆(FEM)◆va-

riabile◆◆◆in◆funzione◆di◆parametri◆geometrici◆◆ Sviluppare◆una◆macchina◆per◆la◆misura◆della◆condu-

cibilità◆termica◆◆ Ottenere◆e◆confrontare◆dati◆numerici◆e◆sperimen-

tali◆coerenti◆◆ Individuare◆i◆parametri◆geometrici◆le◆cui◆variazioni◆

influenzano◆maggiormente◆lo◆scambio◆termico◆per◆conduzione

Descrizione◆Grazie◆a◆un◆approfondimento◆sulla◆teoria◆generale◆dei◆materiali◆porosi◆reticolati,◆è◆stato◆possibile◆individuare◆i◆parametri◆geometrici◆principali◆di◆una◆cella◆tetrakaide-cahedrica.◆ Tramite◆ un◆ piano◆ sperimentale◆ “DOE”◆ e◆ simulazioni◆ agli◆ elementi◆ finiti◆(FEM)◆,◆è◆stato◆quindi◆possibile◆esaminare◆quali◆di◆questi◆parametri◆abbiano◆maggio-re◆influenza◆sullo◆scambio◆termico.◆Si◆è◆passati◆poi◆alla◆caratterizzazione◆dimensio-nale◆di◆5◆provini◆di◆schiuma◆di◆SiC,◆dai◆quali◆sono◆stati◆creati◆5◆modelli◆FEM◆median-te◆la◆cella◆parametrica◆creata◆in◆precedenza.◆Questi◆modelli◆sono◆stati◆utilizzati◆per◆confrontare◆i◆risultati◆delle◆simulazioni◆con◆quelli◆delle◆prove◆sperimentali◆ricavate◆tramite◆l’utilizzo◆della◆macchina◆per◆la◆misura◆della◆conducibilità◆termica.◆Dopo◆la◆fase◆di◆confronto,◆è◆risultato◆che◆il◆modello◆parametrico◆3D◆è◆una◆buona◆approssima-zione◆di◆una◆cella◆tetrakaidecahedrica.◆Per◆la◆prova◆sperimentale◆è◆stata◆creata◆una◆si-tuazione◆di◆scambio◆termico◆stazionario,◆tramite◆due◆piastre◆di◆rame◆a◆temperatura◆costante◆T1:◆45[°C]◆e◆T2:◆18[°C].

ConclusioniI◆risultati◆mostrano◆che◆la◆keff◆è◆influenzata◆dai◆seguenti◆parametri◆geometrici:◆Ds,◆Dint,◆r;◆di◆cui◆Ds,◆è◆il◆più◆importante.◆La◆differenza◆massima◆calcolata◆tra◆i◆risultati◆sperimentali◆e◆quelli◆FEM◆è◆del◆20%.◆La◆macchina◆realizzata◆assolve◆in◆modo◆cor-retto◆i◆vincoli◆progettuali◆e◆fornisce◆risultati◆coerenti◆con◆quelli◆riportati◆in◆lettera-tura,◆inoltre◆commette◆un◆errore◆massimo◆del◆6.7%.

AbstractQuesto◆progetto◆tratta◆la◆conducibilità◆termica◆effet-tiva◆ keff◆ di◆ materiali◆ porosi◆ reticolati◆ (schiume),◆ la◆ cui◆particolarità◆è◆che◆la◆loro◆geometria◆è◆definita◆dalla◆ri-petuta◆ presenza◆ di◆ una◆ cella◆ di◆ nome◆ tetrakaidecahe-dro.◆Lo◆studio◆è◆stato◆svolto◆in◆particolare◆su◆schiume◆di◆carburo◆di◆silicio◆(SiC)◆in◆situazione◆di◆scambio◆termi-co◆stazionario◆per◆sola◆conduzione.◆La◆ricerca◆si◆è◆arti-colata◆in:◆creazione◆di◆un◆modello◆parametrico◆di◆una◆cella◆tetrakaidecaherica,◆esame◆statistico◆mediante◆pia-no◆sperimentale◆Design for Experiment◆e◆simulazioni◆agli◆elementi◆finiti,◆realizzazione◆di◆una◆macchina◆per◆la◆mi-surazione◆della◆conducibilità◆termica◆effettiva.◆Infine◆i◆risultati◆sperimentali◆sono◆stati◆paragonati◆con◆quelli◆delle◆simulazioni◆numeriche◆(FEM).

Marco [email protected]

Fig◆1.◆Tipi◆di◆celle◆e◆dimensioni

Fig.◆2.◆Simulazione◆FEM◆

Fig◆4.◆Superficie◆di◆responso◆“DOE”

Fig◆3.◆Apparecchiatura◆sperimentale


Studio della conducibilità termicadi un materiale porosoMarco BertiniBachelor of Science in Ingegneria meccanicaApprofondimento◆in◆Prototipi◆virtuali◆e◆materiali◆avanzatiRelatore:◆Alberto◆OrtonaCorrelatore:◆Maurizio◆Claudio◆Barbato

Ds: diametro esternoDint: diametro internoL: lunghezza strutr: raggiaturaH:aletzza cellaD: larghezza cellab: diametro della faccia quadrata

ObiettiviAnalisi◆attuale◆in◆termini◆di:◆◆ ◆Flusso◆dei◆materiali◆e◆informazioni.◆◆ ◆Analisi◆delle◆problematiche.◆◆ ◆Metodi◆di◆gestione◆della◆produzione.◆◆ ◆Sistema◆informativo◆di◆supporto.

Progettazione◆del◆modello◆futuro◆che◆comprenda:◆◆ ◆Nuovo◆layout◆del◆sistema◆produttivo.◆◆ ◆Metodologie◆di◆gestione◆della◆produzione.◆◆ ◆Azioni◆a◆breve◆e◆lungo◆termine.

Descrizione◆◆Il◆lavoro◆è◆stato◆suddiviso◆in◆due◆fasi.La◆prima◆fase◆consiste◆nel◆rilevare◆la◆situazione◆attuale◆dell’azienda◆con◆particola-re◆attenzione◆all’analisi◆dei◆sistemi◆informativi,◆del◆flusso◆dei◆processi,◆della◆gestione◆delle◆scorte◆e◆dell’attuale◆layout.◆La◆seconda◆fase◆si◆è◆concentrata◆sullo◆sviluppo◆di◆un◆nuovo◆layout◆dal◆punto◆di◆vista◆della◆configurazione◆spaziale◆del◆reparto,◆dell’organizzazione◆del◆lavoro◆e◆della◆mo-dalità◆di◆gestione◆della◆produzione.◆La◆soluzione◆proposta◆comporta◆l’utilizzo◆delle◆tecniche◆più◆moderne◆in◆ambito◆logistico◆produttivo◆affiancate◆dall’attuale◆sistema◆integrativo◆presente◆in◆azienda.

ConclusioniLo◆studio◆ha◆messo◆in◆evidenza◆l’efficacia◆di◆tecniche◆ibride◆applicate◆alla◆realtà◆aziendale,◆in◆grado◆di◆mantenere◆sotto◆controllo◆la◆produzione◆migliorando◆i◆fat-tori◆ritenuti◆critici◆in◆azienda.◆Lo◆sviluppo◆di◆un◆nuovo◆layout◆ha◆permesso◆di◆ri-durre◆la◆merce◆presente◆a◆reparto,◆migliorare◆le◆condizioni◆di◆lavoro◆del◆personale◆e◆produrre◆di◆più◆in◆modo◆più◆efficiente,◆accontentando◆sempre◆il◆cliente◆grazie◆a◆una◆qualità◆che◆viene◆monitorata◆costantemente.◆Alla◆base◆di◆questo◆studio◆è◆importante◆ricordare◆l’utilizzo◆del◆principio◆del◆miglioramento◆continuo◆(Kaizen),◆della◆risorsa◆“persona”,◆dell’utilizzo◆del◆principio◆delle◆5s◆e◆l’importanza◆nel◆tene-re◆in◆considerazione◆i◆7◆sprechi◆di◆Taijchi◆Ohno,◆infine◆il◆ruolo◆fondamentale◆del-la◆qualità◆e◆degli◆strumenti◆per◆monitorarla,◆aspetto◆critico◆dell’azienda◆che◆solo◆grazie◆ad◆esso◆riesce◆a◆imporsi◆sul◆mercato.

AbstractQuesto◆progetto,◆sviluppato◆in◆collaborazione◆con◆la◆Mi-nimotor◆SA,◆azienda◆attiva◆nel◆settore◆dei◆servo◆sistemi◆miniaturizzati◆hi-tech,◆propone◆uno◆studio◆del◆ reparto◆riduttori◆dell’azienda◆per◆applicare◆una◆soluzione◆basata◆sull’utilizzo◆di◆moderne◆tecniche◆di◆gestione◆della◆produ-zione,◆quale◆Lean Manufacturing,◆supportate◆da◆strumenti◆già◆ben◆collaudati◆nell’ambito◆industriale.Uno◆studio◆di◆questo◆tipo◆può◆essere◆intrapreso◆anche◆per◆applicare◆in◆altri◆reparti◆i◆concetti◆descritti,◆così◆da◆ap-portare◆un◆miglioramento◆continuo◆all’interno◆dell’azien-da◆e◆quindi◆un◆vantaggio◆competitivo◆importante.

◆

Edoardo [email protected]

Fig.◆1.◆Esploso◆di◆un◆riduttore◆planetario

Fig.◆2.◆VSM◆attuale◆e◆VSM◆futura

Fig.◆3.◆Layout◆attuale◆e◆layout◆futuro

Fig.◆4.◆Sistema◆CONWIP


Analisi della gestione della produzione di riduttori planetariEdoardo BordinBachelor of Science in Ingegneria meccanicaApprofondimento◆in◆Produzione◆e◆logisticaRelatore:◆Gianpiero◆MatteiCorrelatore:◆Marzio◆AlbertoniPartner◆industriale:◆Minimotor◆SA,◆6980◆Castelrotto-Croglio

Obiettivi◆◆ Apprendere◆il◆funzionamento◆di◆un◆sistema◆di◆stoc-

caggio◆di◆energia◆termica◆e◆saperne◆valutare◆le◆pre-stazioni.

◆◆ Realizzare◆un◆modello◆analitico◆per◆un◆sistema◆di◆stoccaggio◆a◆letto◆fisso.

◆◆ Realizzare◆un◆modello◆di◆simulazione◆di◆un◆serba-toio◆per◆lo◆stoccaggio◆di◆energia◆termica.

Descrizione◆Il◆sistema◆di◆stoccaggio◆di◆energia◆termica◆sensibile◆consiste◆in◆un◆serbatoio◆interra-to◆contenente◆pietre,◆atte◆ad◆accumulare◆l’energia◆ricavata◆dai◆collettori◆solari◆duran-te◆le◆ore◆diurne◆e◆successivamente◆garantire◆la◆produzione◆di◆energia◆elettrica◆nelle◆ore◆notturne.◆Nella◆prima◆fase◆del◆lavoro◆è◆stato◆eseguito◆uno◆studio◆approfondito◆sui◆sistemi◆di◆stoccaggio◆dell’energia,◆che◆ha◆permesso◆di◆realizzare◆un◆modello◆analitico◆adatto◆a◆esaminare◆la◆variazione◆di◆temperatura◆all’interno◆del◆serbatoio,◆consideran-do◆gli◆scambi◆termici◆con◆l’ambiente◆circostante.◆Inoltre◆è◆stata◆valutata◆la◆caduta◆di◆pressione◆dovuta◆al◆passaggio◆del◆fluido◆nel◆letto◆di◆rocce.◆I◆valori◆ottenuti◆sono◆stati◆utilizzati◆come◆confronto◆con◆i◆risultati◆delle◆simulazioni◆termo-fluidodinamiche◆CFD.

ConclusioniI◆risultati◆ottenuti◆◆dimostrano◆che◆l’utilizzo◆di◆isolante◆sulle◆pareti◆del◆serbatoio◆provoca◆un◆aumento◆significativo◆dell’◆efficienza◆del◆sistema◆di◆stoccaggio.◆L’in-stallazione◆dell’isolante◆comporta◆un◆aumento◆dei◆costi◆iniziali◆per◆l’impianto,◆che◆però◆sono◆rapidamente◆ammortizzati◆grazie◆all’aumento◆delle◆prestazioni◆del◆si-stema.◆Il◆modello◆analitico◆e◆quello◆basato◆sull’analisi◆CFD◆si◆sono◆dimostrati◆stru-menti◆utili◆alla◆progettazione◆di◆sistemi◆di◆questo◆tipo.◆

AbstractLo◆stoccaggio◆di◆energia◆termica◆è◆una◆probabile◆so-luzione◆per◆garantire◆continuità◆di◆funzionamento◆per◆le◆centrali◆solari◆a◆concentrazione.◆Lo◆scopo◆del◆pre-sente◆lavoro◆è◆di◆valutare◆l’efficienza◆di◆un◆sistema◆di◆stoccaggio◆sperimentale,◆con◆la◆finalità◆di◆determina-re◆il◆vantaggio◆ottenuto◆tramite◆l’utilizzo◆di◆materiali◆isolanti◆posti◆attorno◆al◆serbatoio.◆Inizialmente◆è◆stato◆creato◆un◆modello◆analitico◆per◆ricavare◆◆la◆variazione◆di◆temperatura◆nel◆serbatoio◆considerando◆lo◆scambio◆termico◆delle◆sue◆pareti◆con◆ l’ambiente◆esterno.◆Tali◆risultati◆sono◆stati◆successivamente◆paragonati◆con◆i◆valori◆ottenuti◆per◆mezzo◆di◆più◆accurate◆simulazioni◆termo-fluidodinamiche.◆

Matteo [email protected]

Fig.◆3.◆Cicli◆di◆carico◆dello◆storage

Fig.◆1.◆Variazione◆di◆temperatura◆in◆funzione◆dei◆cicli◆di◆carico

Fig.◆2.◆Efficienza◆di◆recupero◆dell’energia


Studio di un sistema di stoccaggio di energia termica per impianti solari a concentrazioneMatteo BurtiniBachelor of Science in Ingegneria meccanicaApprofondimento◆in◆Prototipi◆virtuali◆e◆materiali◆avanzatiRelatore:◆Maurizio◆Claudio◆BarbatoCorrelatore:◆Davide◆MontorfanoPartner◆industriale:◆AirLight◆Energy◆SA,◆CH–◆6710◆Biasca◆(TI)

Obiettivi◆◆ Determinare◆ le◆ capacità◆ energetiche◆ stagionali◆

dell’impianto,◆e◆paragonarle◆al◆consumo◆medio◆di◆un’abitazione◆di◆montagna.

◆◆ Proporre◆un◆progetto◆costruttivo◆ottimizzando◆gli◆aspetti◆energetici,◆realizzativi◆e◆finanziari.

◆◆ Paragonare◆la◆validità◆dell’impianto◆proposto◆alle◆fon-ti◆energetiche◆attualmente◆sfruttate◆sul◆territorio.

Descrizione◆◆Il◆tipo◆di◆centrale◆da◆realizzare◆è◆stato◆definito◆in◆base◆al◆flusso◆d’acqua◆disponibile,◆secondo◆le◆misure◆di◆portata◆del◆periodo◆luglio◆2009◆-◆luglio◆2010,◆e◆alla◆morfolo-gia◆del◆terreno.◆Una◆prima◆valutazione◆ha◆quindi◆permesso◆di◆stabilire◆i◆componenti◆idraulici◆da◆installare◆e◆le◆conseguenti◆perdite◆di◆carico,◆valutazione◆poi◆affinata◆me-diante◆un◆modello◆matematico.◆Le◆perdite◆di◆carico,◆unite◆ai◆rendimenti◆elettrici◆del◆gruppo◆di◆generazione,◆determinano◆la◆massima◆potenza◆generata.◆Di◆conseguenza◆è◆stato◆possibile◆studiare◆e◆dimensionare◆le◆linee◆elettriche◆di◆collegamento.◆Sempre◆riferendosi◆all’andamento◆della◆portata◆nel◆periodo◆di◆osservazione,◆è◆stato◆ipotizzato◆uno◆schema◆di◆ripartizione◆e◆calcolato◆il◆contributo◆energetico◆ricevuto◆da◆ciascun◆utente.◆Infine,◆la◆micro◆centrale◆idroelettrica◆è◆stata◆paragonata◆dal◆punto◆di◆vista◆energetico◆ed◆economico◆alle◆fonti◆attualmente◆sfruttate◆(fotovoltaico◆e/o◆eolico).

ConclusioniDal◆confronto◆con◆gli◆attuali◆metodi◆di◆generazione◆è◆emerso◆che◆la◆centrale◆è◆in◆grado◆di◆produrre◆un◆quantitativo◆di◆energia◆superiore◆al◆fabbisogno.◆Il◆vantaggio◆è◆di◆poter◆alimentare◆dodici◆abitazioni◆di◆montagna◆con◆un◆unico◆impianto.◆Tut-tavia◆durante◆i◆mesi◆invernali◆il◆flusso◆d’acqua◆disponibile◆non◆è◆sufficiente◆per◆ga-rantire◆la◆generazione.◆Pertanto◆una◆ricerca◆di◆altri◆punti◆di◆captazione◆nelle◆vici-nanze◆potrebbe◆colmare◆la◆scarsità◆di◆portata,◆garantendo◆alle◆abitazioni◆energia◆costante◆ad◆un◆prezzo◆estremamente◆competitivo.◆

AbstractL’obiettivo◆del◆progetto◆è◆di◆studiare◆la◆fattibilità◆del-la◆ realizzazione◆ di◆ una◆ piccola◆ centrale◆ idroelettrica◆per◆ alimentare◆ alcune◆ abitazioni◆ isolate◆ dalla◆ rete◆ a◆Marun,◆frazione◆di◆Sobrio.◆La◆scelta◆prevede◆l’installa-zione◆di◆due◆microturbine◆Pelton◆che◆sfruttino◆il◆flus-so◆d’acqua◆in◆esubero◆dall’acquedotto◆locale.◆L’energia◆prodotta◆viene◆poi◆distribuita◆alle◆abitazioni◆tramite◆una◆rete◆a◆230◆V,◆alla◆quale◆ciascun◆utente◆connette◆un◆carica-batterie◆per◆ricaricare◆i◆propri◆accumulatori.◆Il◆progetto,◆operante◆nell’ambito◆delle◆energie◆alterna-tive,◆presenta◆l’opportunità◆di◆ricevere◆incentivi◆eco-nomici◆da◆parte◆di◆enti,◆comuni◆o◆cantoni◆e◆finanzia-menti◆a◆tasso◆vantaggioso◆da◆parte◆di◆specifici◆istituti.

Stefano [email protected]

Fig.◆1.◆Flusso◆d’acqua◆in◆esubero◆dall’acquedotto◆locale,◆utilizzabile◆per◆la◆produzione◆di◆energia◆elettrica

Fig.◆3.◆Modello◆CAD◆di◆uno◆dei◆due◆gruppi◆di◆generazione

Fig.◆2.◆Confronto◆tra◆il◆consumo◆medio◆di◆un’abitazione,◆l’energia◆ricevuta◆dalla◆micro◆centrale◆e◆la◆produzione◆di◆◆un◆sistema◆fotovoltaico


Valutazione e progettazione di una micro centrale idricaStefano CeruttiBachelor of Science in Ingegneria meccanicaApprofondimento◆in◆Prototipi◆virtuali◆e◆materiali◆avanzatiRelatore:◆Davide◆MontorfanoCorrelatore:◆Maurizio◆Claudio◆BarbatoPartner◆industriale:◆Associazione◆Acquedotto◆Marun,◆6749◆Sobrio

Obiettivi◆◆ Ridurre◆l’errore◆di◆posizionamento◆del◆robot◆da◆350◆

nm◆a◆10◆nm.◆◆ Integrare◆il◆nuovo◆sensore◆ottico◆a◆6◆GDL◆sul◆robot.◆◆ Caratterizzare◆il◆robot◆con◆il◆nuovo◆sensore◆a◆6◆GDL.◆◆ Stabilire◆una◆procedura◆di◆calibrazione.◆◆ Proporre◆soluzioni◆per◆il◆miglioramento◆del◆proces-

so◆e◆del◆prodotto.

Descrizione◆◆◆Il◆nuovo◆sensore◆ottico◆installato◆sull’uscita◆dovrebbe◆ridurre◆l’errore◆di◆posiziona-mento◆dell’uscita◆a◆meno◆di◆10◆nm.◆Si◆tratta◆di◆un◆sensore◆sperimentale◆il◆cui◆fun-zionamento◆è◆illustrato◆nella◆fig.◆2:◆un◆sensore◆CCD◆fisso◆rileva◆gli◆spostamenti◆di◆un◆bersaglio◆mobile◆trasparente◆sul◆quale◆è◆fissata◆una◆griglia◆(pattern).◆Il◆bersaglio◆e◆il◆LED◆di◆illuminazione◆sono◆solidali◆all’uscita◆del◆robot,◆mentre◆il◆sensore◆CCD◆è◆fissato◆al◆basamento.◆I◆componenti◆devono◆essere◆posizionati◆tra◆di◆loro◆in◆modo◆preciso◆e◆ripetibile◆nello◆spazio◆ridotto◆a◆disposizione.La◆precisione◆raggiunta◆deve◆essere◆verificata◆tramite◆misura◆e◆calibrazione◆con◆un◆interferometro◆laser.

ConclusioniIl◆nuovo◆sensore◆è◆stato◆integrato◆correttamente◆sul◆robot.◆Il◆segnale◆di◆misura◆ottenuto◆corrisponde◆alle◆specifiche◆del◆sensore.Le◆analisi◆e◆le◆misure◆effettuate◆dimostrano◆però◆che◆il◆sensore◆allo◆stato◆attuale◆del◆suo◆sviluppo◆non◆è◆in◆grado◆di◆fornire◆la◆precisione◆richiesta◆su◆tutti◆e◆6◆i◆gradi◆di◆libertà.La◆procedura◆di◆calibrazione◆proposta◆non◆ha◆potuto◆essere◆verificata◆a◆causa◆di◆ritardi◆nella◆fornitura◆di◆alcuni◆componenti.

AbstractSi◆vuole◆migliorare◆la◆precisione◆di◆posizionamento◆di◆un◆robot◆a◆6◆gradi◆di◆libertà◆(GdL).◆Il◆sistema,◆che◆è◆una◆struttura◆composta◆da◆giunti◆flessibili,◆si◆muove◆gra-zie◆a◆6◆motori◆piezoelettrici◆controllati◆per◆mezzo◆di◆3◆sensori◆a◆2◆GdL◆ciascuno.◆La◆posizione◆dell’uscita◆viene◆calcolata◆tramite◆un◆modello◆geometrico◆inverso.◆In-tegrando◆un◆nuovo◆sensore◆ottico◆che◆misura◆diret-tamente◆lo◆spostamento◆dell’uscita,◆è◆possibile◆com-pensare◆sia◆i◆disturbi◆di◆origine◆termica◆sulla◆struttura,◆sui◆motori◆e◆sui◆loro◆sensori,◆sia◆le◆imprecisioni◆mecca-niche◆dovute◆alle◆tolleranze◆di◆fabbricazione.◆L’obiettivo◆è◆un◆errore◆di◆posizionamento◆finale◆infe-riore◆a◆10◆nm◆(nanometri).◆

Luca Tadè[email protected]

Fig.◆1.◆Robot◆a◆6◆GdL◆con◆sensore◆integrato◆sull’uscita

Fig.◆2.◆Principio◆di◆funzionamento◆del◆sensore◆ottico◆a◆6◆gradi◆di◆libertà


Integrazione sensore di misura diretta su robot a 6 GDLLuca TadèBachelor of Science in Ingegneria meccanicaApprofondimento◆in◆Prototipi◆virtuali◆e◆materiali◆avanzatiRelatore:◆Matteo◆DottaCorrelatore:◆Daniele◆CrivelliPartner◆industriale:◆Mecartex◆SA,◆CH–6616◆Losone◆(TI)

1. LED di illuminazione2. Bersaglio mobile3. Sensore CCD fisso

1

2

3

Obiettivi◆◆ Studio◆del◆pacchetto◆LEGO◆MINDSTORM◆NXT◆e◆il◆

suo◆interfacciamento◆con◆il◆programma◆Matlab/Si-mulink.

◆◆ Analisi◆di◆un◆sistema◆dinamico◆e◆la◆realizzazione◆di◆un’applicazione◆mediante◆il◆Toolbox◆studiato.◆

◆◆ Creazione◆di◆una◆documentazione◆esauriente◆per◆futuri◆lavori◆con◆il◆sistema◆Lego◆NXT.◆

Descrizione◆Dopo◆l’implementazione◆della◆piattaforma◆di◆sviluppo,◆sono◆stati◆realizzati◆modelli◆di◆◆test◆sui◆vari◆sensori◆e◆attuatori◆del◆pacchetto◆NXT.◆Le◆prove◆eseguite◆◆hanno◆per-messo◆di◆comprendere◆il◆funzionamento◆dei◆vari◆componenti◆e◆la◆comunicazione◆dei◆blocchetti◆ECRobot.◆In◆seguito◆allo◆studio◆del◆sistema◆dinamico◆preso◆in◆considera-zione◆◆si◆è◆creato◆un◆modello◆per◆il◆controllo◆del◆LegWaya◆utilizzando◆il◆Toolbox◆a◆◆disposizione.◆Questo◆modello◆ha◆permesso◆la◆generazione◆del◆codice◆il◆quale◆dopo◆la◆compilazione◆veniva◆inviato◆al◆robot◆per◆poi◆essere◆eseguito.

ConclusioniL’analisi◆del◆Toolbox◆◆ha◆permesso◆l’utilizzo◆di◆ECRobot◆per◆la◆realizzazione◆e◆il◆con-trollo◆di◆un◆sistema◆dinamico◆come◆un◆SegWay◆impiegando◆dei◆dispositivi◆LEGO.◆◆Il◆risultato◆finale◆di◆questa◆analisi◆è◆un◆sistema◆simile◆a◆un◆pendolo◆inverso◆su◆due◆ruote◆in◆grado◆di◆restare◆in◆equilibrio◆autonomamente,◆superare◆ostacoli◆di◆piccole◆dimensioni◆e◆sopportare◆modifiche◆di◆pendenza◆della◆superficie◆su◆cui◆appoggia.◆Il◆sistema◆inoltre◆è◆pilotabile◆mediante◆un◆GamePad◆via◆Bluetooth.◆

AbstractIl◆sistema◆Lego◆NXT◆si◆è◆dimostrato◆un◆valido◆mezzo◆per◆lo◆studio◆di◆sistemi◆meccatronici,◆per◆questo◆mo-tivo◆si◆è◆voluto◆analizzare◆in◆modo◆più◆approfondito◆il◆Toolbox◆messo◆a◆disposizione◆dalla◆Mathworks◆e◆far◆maggior◆ chiarezza◆ sulla◆ reale◆ potenzialità◆ dei◆ siste-mi◆LEGO◆MINDSTORMS◆NXT.◆La◆creazione◆di◆modelli◆di◆test◆e◆di◆applicazioni◆specifiche◆hanno◆portato◆alla◆comprensione◆della◆piattaforma◆in◆uso◆e◆dei◆compo-nenti◆utilizzati,◆aspetti◆fondamentali◆◆per◆eventuali◆re-alizzazioni◆future◆utilizzando◆questo◆prodotto.

Nicola [email protected]

Fig.◆1.◆Sistema◆Lego◆Mindstorms◆NXT◆

Fig.◆3.◆Sistema◆LegWay◆in◆funzioneFig.◆2.◆Design◆del◆controllore


Interfacciamento Matlab/Lego NXTNicola ZaharulkoBachelor of Science in Ingegneria meccanicaApprofondimento◆in◆MeccatronicaRelatore:◆Roberto◆BucherCorrelatore:◆Silvano◆Balemi

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