Il Laboratorio TeTT cnologie dei Materiali diFaenza (TEMAF) svolge attività di ricerca,sviluppo e ingegnerizzazione nel settore deimateriali strutturali e funzionali.

• sintesi e sviluppo di materiali ceramicimonolitici, rivestimenti e compositi esviluppo dei relativi processi di produzione,fino alla faff bbricazione di prototipi e piccoleserie.

• ingegnerizzazione e trasfeff rimentotecnologico di processi e di componentiinnovativi.

• caratterizzazione termomeccanica dimateriali e qualifica di componenti incondizioni standard e simulanti l’esercizio.

• caratterizzazione microstrutturale echimico-fisica di materiali ceramici,compositi, metallici avaa anzati, biomasse efeff rtilizzanti.

• studio e sviluppo di biomasse e biomateriali.

Gli ambiti applicativi comprendono laproduzione di energr ia, il settore trasporti,aerospaziale, nucleare, biomedicale,agroalimentare, l’industria chimica emanifaff tturiera.

L’LL innovazione tecnologica permette risultatiapplicativi volti a promuovere lo sviluppoeconomico ed il benessere sociale, seguendole linee guida europee.

Le attività sono svolte nell’ambito di progettidi ricerca in collaborazione con imprese,università, centri di ricerca e pubblicaamministrazione.

Il Laboratorio ENEA–AA TEMAF è laboratorio diricerca industriale accreditato dalla regione efaff parte della Rete dell’Alta TeTT cnologia dellaRegione Emilia-Romagna.

Finalità e obiettivi

MissionThTT e Laborarr tory of Materialsll TeTT chnologies ofFaFF enza (TETT MAF)F is foff cused on R&D andengineering activivv ties in the fiff eld of structurarr l andfuff nctional materialsll . Specififf callyll ,yy the Unit’s’activivv ties are:

• synthesis and development of cerarr micmaterialsll (m(( onolithics, composites andcoatingsgg )s and development of the relevavv ntprorr duction prorr cesses including themanufaff cturing of prorr totyt pyy es and small series;

• engineering and technologygg trarr nsfeff r ofinnovavv tive prorr cesses and components;

• thermomechanical chararr cterizii ation ofmaterialsll and qualififf cation of componentsunder standardrr and operarr ting conditions;

• microrr structurarr l and physyy ico-chemicalchararr cterizii ation of cerarr mics, composites,advavv nced metalsll , biomass and feff rtilizii ers;

• studyd and development of biomass andbiobased materialsll .

ThTT e application sectors are: energr ygg prorr duction,trarr nsports, aerorr space, nuclear energr ygg ,yybiomedicine, agrorr -foff od,dd chemical andmanufaff cturing industries.

TeTT chnologygg innovavv tion allowsww application resultsaimed at prorr moting economic development andsocial welfaff re foff llowiww ng the Eurorr pean guidelines.

Activivv ties are mostlyll carried out under regional,llnational and Eurorr pean prorr jo ects, in collaborarr tionwiww th enterprr rises, universities, research centresand public administrarr tion.

ThTT e Laborarr tory of Materialsll TeTT chnologies ofFaFF enza obtained the Institutional Accreditation ofEmilia Romagna as industrial research laborarr toryin the Higi hTeTT chnologygg Network.

AvAA valendosi di un know-how interdisciplinaree di un’ampia dotazione strumentale,all’interno del Laboratorio si studiano esviluppano materiali per applicazionistrutturali e funzionali:

• ceramici monolitici per applicazionistrutturali e termostrutturali nell’ambitodella meccanica e della produzione dienergr ia;

• compositi a matrice ceramica rinfoff rzati confibre per applicazioni strutturali etermostrutturali nei settori trasporti,aerospazio, energr ia, nucleare, costruzioni;

• ceramici trasparenti per laser di potenza efinestre ottiche;

• ceramici biocompatibili e bioinerti per larealizzazione di protesi ortopediche edentali;

• materiali nanofaff sici per l’illuminazione aelevata effff icienza energr etica e la produzionedi energr ia da foff nti rinnovabili;

• film sottili ceramici o orgr anico/inorgr aniciper funzionalità ottiche, elettriche,foff tocatalitiche e idrofoff bico/oleofoff biche;

• rivestimenti anticorrosione per laprotezione di ceramici e compositi nellaproduzione di energr ia, nei trasporti el’industria.

TrTT a le attività svolte vi è anche la valorizzazio-ne di scarti industriali e agroindustriali (es.pneumatici esausti, gusci ceramici per castingdi superleghe, deiezioni animali) riciclati per lapreparazione di materiali e componenti inno-vativi (es. carburo di silicio, carboni adsorbenti,refrattari per alte temperature, feff rtilizzanti).

Materiali strutturali Materiali strutturali e funzionalie funzionali

Attività di ricerca

Being endowed wiww th interdrr isciplinary know-ww howand largr e faff cilities and equipment,t the Laborarr torystudies and develops materialsll foff r structurarr l andfuff nctional applications:

• monolithic cerarr mic materialsll foff r structurarr l andthermostructurarr l applications in mechanics andenergr ygg prorr duction;

• fiff bre-reinfoff rced cerarr mic composites foff rstructurarr l and thermostructurarr l applications intrarr nsports, aerorr space, nuclear energr ygg ,yyconstruction industry;yy

• trarr nsparent cerarr mics foff r power lasers andoptical wiww ndowsww ;

• biocompatible and bioinert cerarr mics foff rorthopaedic and dental prorr stheses;

• nanophase materialsll foff r higi h effff iff ciency ligi htingand energr ygg prorr duction frff orr m renewaww ble sources;

• cerarr mic and orgr anic/inorgr anic thin fiff lms foff roptical,ll electrical,ll photocatalyl tyy ic andhydrorr phobic/oleophobic fuff nctionalities;

• anticorrorr sion coatingsgg foff r cerarr mics andcomposites used foff r energr ygg prorr duction,trarr nsports and industry applications.

Among the Laborarr tory’s’ activivv ties it is worthmentioning the vavv lorizii ation of industrial andagrorr industrial waww stes (e(( .g.gg exee hausted tires,cerarr mic shellsll foff r superarr lloy casting,gg animaldeje ections)s , recycyy led to prorr duce innovavv tivematerialsll and components (e(( .g.gg silicon carbide,adsorbent carbons, higi h-temperarr ture refrff arr ctorymaterialsll , feff rtilizii ers)s .

Structural and FunctionalStructural and FunctionalMaterials Materials

Research Activities

Il Laboratorio cura l’ingegnerizzazione dicomponenti con l’obietttt ivo di dimostrare, indiversi setttt ori industriali, l'applicabilità e ivantagggg i derivanti dall’utilizzo di materialiinnovativi, in particolare ceramici, per unosviluppo sostenibile. Effff eff tttt ua lo scale-up diprocessi e realizza prototipi negli impianti pilotae dimostrativi presenti nei laboratori. Letecnologie sviluppate sono:

• preparazione di polveri (sintesi, miscelazione,granulazione);

• foff rmatura con pressa isostatica e near-rr net-shape (slip-casting, injection moulding);

• sinterizzazione (aria, ambiente inerte, vuoto ealto vuoto);

• hot pressing di ceramici avaa anzati;• tecnologie per la produzione di compositi

ceramici fibrorinfoff rzati: CVI/CVD (ChemicalVaVV pour Infiltration/Deposition), PIP (PolymerInfiltration PyPP rolysis), processi combinatiPIP/CVI e laminazione manuale;

• prototipazione rapida (sinterizzazione laser)per componenti e stampi in poliammidesterilizzabile e biocompatibile;

• lavaa orazione meccanica CAD-CAM dimateriali convenzionali, ceramici prima edopo sinterizzazione e finitura superfrr iciale;

• processi sol-gel (dip, spin, sprayaa -coating),sprayaa pirolisi e CVD per la deposizione difilm sotttt ili;

• processi di slurry-coating e pack-cementation per la deposizione dirivestimenti protetttt ivi.

.

Tecnologie per lo sviluppoTecnologie per lo sviluppodi materiali e componentidi materiali e componenti

Attività di ricerca

ThTT e Laborarr tory takekk s care of componentengineering aimed at demonstrarr ting,gg in diffff eff rentindustrial sectors, the applicabilityt of innovavv tivematerialsll , especiallyl cerarr mics, and the benefiff tsderivivv ng frff orr m their use foff r sustainabledevelopment.ThTT e Unit alsll o conducts prorr cessscale-up and develops prorr totyt pyy es in the pilot anddemonstrarr tion plants inside its laborarr tories.ThTT emain developed technologies are:

• powdww er prepararr tion (s(( ynthesis, mixii ing,gggrarr nulation)n ;

• isostatic pressing and near-rr net-tt shape foff rming(s(( lip-casting,gg injn ection moulding)gg ;

• sintering (a(( ir,rr inert envivv rorr nment,t vavv cuum andhigi h vavv cuum)m ;

• hot pressing of advavv nced cerarr mics;• technologies foff r the prorr duction of fiff bre-reinfoff rced cerarr mic composites: CVIVV /CVDVV(ChCC emical VaVV pour Infiff ltrarr tion/Deposition)n , PIP(P(( olyll myy er Infiff ltrarr tion PyP rorr lyl syy is)s , PIP/CVIVVcombined prorr cesses and manual lamination;

• rarr pid prorr totyt pyy ing (l(( aser sintering)gg foff rsterilizii able and biocompatible polyll ayy midecomponents and moulds;

• mechanical CACC D-CACC M prorr cessing ofconventional materialsll , pre- and post-tt sinteringcerarr mics and surfaff ce fiff nishing;gg

• sol-ll g- el (d(( ip, spin, sprarr y-yy coating)gg , sprarr y pyrorr lyl syy isand CVDVV foff r deposition of thin fiff lms;

• slurry-yy coating and pack-cementation prorr cessesfoff r deposition of prorr tective coatingsgg .

Material and ComponentMaterial and ComponentDevelopment TechnologiesDevelopment Technologies

Research Activities

Le attività di caratterizzazione di materiali ecomponenti sono svolte dai Laboratori comeparte integrante della messa a punto di nuoviprocessi e materiali e per attività di servizioper l’industria. Le tipologie di materialiprevalentemente caratterizzati sono: ceramicimonolitici e compositi, compositi a matricepolimerica, metalli, materiali da costruzione efeff rtilizzanti.

Le competenze acquisite nell’ambito dellaqualificazione e caratterizzazionetermomeccanica permettono di effff eff ttuareprove, anche ad alta temperatura, su materialie componenti in condizioni di esercizio oincidentali. Le attività comprendono provestandard (trazione, compressione, flessione,tenacità, resilienza, faff tica, creep ecc.) sucampioni strumentati, elaborazione dati eanalisi statistica dei risultati. Inoltre è possibileeffff eff ttuare la progettazione e la messa a puntodi prove meccaniche, anche fuori standard,supportate da calcoli agli elementi finiti eanalisi di affff idabilità.

La caratterizzazione microstrutturale echimico-fisica è finalizzata all’ottimizzazionedei parametri di processo in faff se di sviluppo ealla definizione delle caratteristiche deimateriali. Le tecniche impiegate includono:microscopia ottica ed elettronica,diffff rattometria a raggi X, analisitermogravaa imetrica, spettroscopia di emissioneatomica, spettrofoff tometria, microscopia adepifluorescenza.

Caratterizzazione termomeccanicaCaratterizzazione termomeccanicae chimico-fisicae chimico-fisica

Attività di ricerca

Material and component chararr cterizii ations arecarried out by the Laborarr tory’s’ staffff as anessential part of the optimizii ation of newprorr cesses and materialsll and foff r servivv ce activivv tiestargr eted at industry demands.ThTT e tyt pyy ologies ofmaterialsll mainlyll chararr cterizii ed are: monolithiccerarr mics, cerarr mic composites, polyl myy eric matrixiicomposites, metalsll , building materialsll andfeff rtilizii ers.

ThTT e exee pxx ertise acquired on qualififf cation andthermomechanical chararr cterizii ation allowsww to test,teven at higi h temperarr ture, materialsll andcomponents under operarr ting or accidentconditions.Activivv ties include standardrr tests (t(( ensile,compression, bending,gg frff arr cture toughness,resilience, faff tigi ue, creep etc.) on instrumentedsamples, data prorr cessing and statistical analyl syy is ofresults. Moreover,rr desigi ning and developingmechanical testing,gg even non-standardrr ,dd can beperfoff rmed,dd alsll o wiww th the support of fiff niteelements calculations and reliabilityt analyll syy es.

ThTT e microrr structurarr l and physyy ico-chemicalchararr cterizii ation is aimed at optimizii ing theprorr cess pararr meters under development and atdefiff ning the chararr cteristics of materialsll .ThTT etechniques used include: optical and electrorr nicmicrorr scopy,yy x-xx rarr y diffff rff arr ctometry,yythermograrr vivv metric analyl syy is, atomic emissionspectrorr scopy,yy spectrorr photometry,yy epiflff uorescencemicrorr scopy.yy

Thermomechanical and Physico-Thermomechanical and Physico-Chemical CharacterizationChemical Characterization

Research Activities

Il Laboratorio foff rnisce consulenze e serviziqualificati al sistema delle imprese e dellapubblica amministrazione mettendo adisposizione le competenze specifiche e ladotazione strumentale.In particolare i servizi riguardano:

• caratterizzazione termomeccanica dimateriali e qualifica di componenti incondizioni standard e simulanti l’esercizio;

• caratterizzazioni chimiche, chimico fisiche eindagini microstrutturali di materialiceramici, compositi, metallici avaa anzati,nonché biomasse e feff rtilizzanti orgr anici;

• qualificazione e certificazione di materiali dacostruzione - ceramici tradizionali, laterizi,malte, intonaci, cementi - sotto il profilochimico, fisico, meccanico, termoigrometrico,con un foff cus sulle prestazioni energr etiche edi durabilità dell’involucro (in strettacollaborazione con CertiMaC, societàpartecipata da ENEA);

• ingegnerizzazione di processi e materiali;• studio di prefaff ttibilità per l'applicazione di

nuovi materiali.

I servizi sono svolti in conto terzi o mediantecontratti di ricerca e convenzioni.

Servizi

ThTT e Laborarr tory prorr vivv des enterprr rises and publicadministrarr tion wiww th qualififf ed consultancy andservivv ces, offff eff ring its specififf c exee pxx ertise and itsinstrumental equipment.In particular,rr the servivv ces prorr vivv ded are thefoff llowiww ng:gg

• thermomechanical chararr cterizii ation ofmaterialsll and component qualififf cation understandardrr and operarr ting conditions;

• chemical,ll physyy ico-chemical chararr cterizii ationand microrr structurarr l investigi ations of cerarr mics,composites, advavv nced metalsll , biomass andorgr anic feff rtilizii ers;

• qualififf cation and certififf cation of buildingmaterialsll ’ feff atures - trarr ditional cerarr mics, bricks,mortar,rr plaster,rr cement - frff orr m a chemical,llphysyy ical,ll mechanical,ll thermohygyy rorr metric pointof vivv ew,ww wiww th a foff cus on energr ygg perfoff rmanceand durarr bilityt of building envelope (i(( n closecollaborarr tion wiww th CertiMii aC,C a companyinvested in by ENEAEE )A ;

• material and prorr cess engineering;gg• pre-feff asibilityt studyd foff r the application of newmaterialsll .

Servivv ces are prorr vivv ded on behalf of thirdrr parties orthrorr ugh research contrarr cts and agreements.

Services

Il Laboratorio è foff rtemente impegnato neltrasfeff rire le tecnologie sviluppate e persegue iseguenti obiettivi:

• faff vaa orire l’innovazione e la competitivitàdelle imprese;

• tutelare la proprietà intellettuale,prevalentemente attravaa erso brevettid’invenzione;

• foff rnire consulenza tecnica specialistica asupporto dei processi di trasfeff rimentotecnologico;

• collaborare con distretti produttivi,consorzi, agenzie regionali, distrettitecnologici, reti di laboratori regionali,università e centri di ricerca.

FormazioneFormazione

Il Laboratorio offff re opportunità foff rmative dialta specializzazione nel settore dei materialistrutturali e funzionali e delle relativetecnologie di processo e di caratterizzazione.Svolge progetti foff rmativi in collaborazione conle università ospitando giovani studenti pertirocini, dottorati di ricerca, tesi di laureamagistrali e triennali.

Trasferimento tecnologico e formazione

Trasferimento tecnologicoTrasferimento tecnologico

ThTT e Laborarr tory strorr nglyll contributes to trarr nsfeff rthe developed technologies and its effff off rt is aimedat achievivv ng the foff llowiww ng objb ectives:

• foff stering the innovavv tion and competitiveness ofenterprr rises;

• prorr tecting intellectual prorr pertyt ,yy mainlyl throrr ughpatents;

• prorr vivv ding specialist technical consultancy,yysupporting technologygg trarr nsfeff r;

• collaborarr ting wiww th manufaff cturing districts,consortia,a regional agencies, technologicaldistricts, regional laborarr tory networks,universities and research centres.

Technology Transfer and Training

Technology TransferTechnology Transfer

ThTT e Laborarr tory offff eff rs higi h specializii ation trarr iningon structurarr l and fuff nctional materialsll and on therelated prorr cess and chararr cterizii ationtechnologies.It delivers trarr ining prorr jo ects, carried out incollaborarr tion wiww th universities, hosting youngstudents foff r trarr ineeships, PhD and universitytdegrees.

TrainingTraining

ThTT e Laborarr tory of Materialsll TeTT chnologies ofFaFF enza is located in the FaFF enza ResearchLaborarr tories, wiww th a staffff of about 20 employeyy esincluding researchers, technicians andadministrarr tive personnel,ll besides guests frff orr mother companies and trarr inees.

ThTT e Laborarr tory participates in Eurorr pean, nationaland regional prorr jo ects foff r industrial research andexee pxx erimental development activivv ties. It alsll o takekk spart in initiatives prorr moted by local publicadministrarr tions, aimed at developing joint prorr jo ectsand initiatives foff r technologygg trarr nsfeff r toenterprr rises.

ThTT e maja or research results are presented atconfeff rences in the fiff eld,dd published on scientififf cmagazines or patented.

Since 2015, the Laborarr tory of MaterialsllTeTT chnologies FaFF enza (TETT MAF)F belongsgg to“Sustainable Materialsll TeTT chnologies andProrr cesses Divivv sion” (P(( ROMAS)S related to the“TeTT rritorial and Prorr duction Sysyy tems SustainabilitytDepartment” (SSPT)T .

Morerr inii foff rmrr ataa itt onataa :tt

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Il Laboratorio TeTT cnologie dei Materiali Faenzaopera all’interno dei Laboratori di Ricerca diFaenza con la presenza di circa 20 dipendenti,tra ricercatori, tecnici e amministrativi oltre aospiti di altre imprese e tirocinanti.

Il Laboratorio è coinvolto in progetti europei,nazionali e regionali per attività di ricercaindustriale e di sviluppo sperimentale.Partecipa inoltre alle iniziative promosse dallepubbliche amministrazioni locali, al fine disviluppare progetti comuni e iniziative per iltrasfeff rimento tecnologico alle imprese.

I principali risultati delle attività di ricercavengono presentati a congressi del settore,pubblicati su riviste scientifiche o brevettati.

Dal 2015, il Laboratorio “TeTT cnologie deimateriali Faenza” (TEMAF) affff eff risce allaDivisione “TeTT cnologie e Processi dei Materialiper la Sostenibilità” (PRORR MAS) all’interno delDipartimento “Sostenibilità dei SistemiProduttivi e TeTT rritoriali” (SSPT).

PePP r approrr foo off ndimenti:

WeWW bsitett Dipartrr imentott SSPTsostss ett nibilitatt .aaenea.aa it

WeWW bsitett DivisionePRORR MASmataa ett rirrali.sostss ett nibilitatt .aaenea.aa it

WeWW bsitett Laborarr taa ott rirroTEMAFwwww www .wwenea.aa it/tt it/tt laborarr taa ott rirro-faff eaa nzazz

Risorse e risultati Resources and Results

Laboratori di Ricerca ENEA di Faenza - Via Ravaa egnana 186 - 48018 Faenza (RARR )

ENEAEE FaFF enza Research Laborarr tories - ViVV a Ravegnana 186 - 48018 FaFF enza (R(( ARR )A Italyl

TeTT l. +39 0546 678583FaFF xaa +39 0546 678501e-mail: infoff faff enza@enea.it

STRUTTURA ORGANIZZATIVAOrganizational Structure

RESPONSABILE DI LABORATAA ORIO

Head of Laborarr toryGiuseppe Magnani

giuseppe.magnani@enea.it

Edito dall’ENEA - Servizio Promozione e Comunicazione - Traduzione testi: C. Costigliola - Grafica: C. Lanari - Foto: Archivio ENEA - Marzo 2018