Presentazione della ReteEMILIA - Laboratorio Integrato di

Meccanica Sperimentale per l’Aerospaziale

Cod. Id. Progetto 18 Coordinatore scientificoProf.Ing. Carmine Pappalettere, Politecnico di Bari

Le unità di ricerca

Unità di ricerca Responsabile

UR 1 Prof. C. Pappalettere(Politecnico di Bari)

UR 2 Prof. D. De Tommasi(Politecnico di Bari)

UR 3 Prof. V. Dattoma(Università del Salento)

Obiettivo della ReteIl Laboratorio Integrato di Meccanica Sperimentale finalizzato allo studio di materiali innovativi per usi aeronautici (EMILIA) coinvolge 4 laboratori già presenti in ambito regionale strutturati in 3 Unità di Ricerca. L’infrastruttura proposta si configura, pertanto, come un potenziamento di laboratori dislocati nelle università presenti in quattro province della Regione, già attivi e operanti nell’ambito del settore aeronautico.

Settori di impatto• Aerospazio• Automobilistico• Cantieristica navale• Elettronica• Biomeccanica

Domanda di innovazione del sistema produttivo

• Caratterizzazione avanzata di materiali innovativi in condizioni critiche.

• Progettazione e verifica di componenti strutturali.

• Analisi dei fenomeni di failure anomali.

• Implementazione di sistemi di misura degli stress e delle deformazioni innovativi.

Offerta tecnologica della Rete

• Caratterizzazione meccanica di componenti e materiali in differenti condizioni di carico (es. statico, fatica, flessione, impatto, ecc.) e ambientali (es. effetti di temperatura, umidità, invecchiamento)

• Analisi sperimentale e numerica (FEM) dello stato tensionale di strutture.

• Analisi delle tensioni residue.• Implementazione di sistemi ottici

per l’analisi di deformazioni e ricostruzione 3D

Le attività svolte al 31/12/2013Progetto 1. INNOVHEAD - Tecnologie innovative per riduzione

emissioni, consumi e costi operativi di motori Heavy Duty

Risultati raggiunti: Stato dell’arte dei processi di sinterizzazione laser, deposizione laser, microlavorazioni laser dei materiali per applicazioni motoristiche

Ricadute industriali • Materiali e lavorazioni innovative per attuatori meccatronici e loro ottimizzazione

• Progettazione mediante tecniche sperimentali • Verifica dimensionale del componente tramite macchina CMM e

tecniche ottiche interferometriche ad alta risoluzione• Valutazione delle prestazioni meccaniche dei materiali: Test di

durata (a caldo ed in ambiente corrosivo) e Stress Residui (su componenti sinterizzati e rivestiti)

Altri risultati • Rafforzamento e valorizzazione dell'intera filiera della ricerca e delle reti di cooperazione tra il sistema della ricerca e le imprese, per contribuire alla competitività e alla crescita economica;

• Innalzamento del livello delle competenze e delle conoscenze scientifiche e tecniche nel sistema produttivo e nelle Istituzioni;

• Ricadute in campo ambientale e dei trasporti.

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

Distretto MEDIS S.c.a.r.l. (Centro Ricerche Fiat, MERMEC)

Collaborazione diretta per redazione progetto

Alta

Macchina CMM

Sistema PRISM per la misura selle Tensioni Residue

Le attività svolte al 31/12/2013Progetto 2. ELIOS - Strutture di nuova concezione saldate

con laser in fibra - Cod. PON01_01269 - durata 36 mesi (2012-2015)

Risultati raggiunti: Stato dell’arte sulla simulazione agli elementi finiti (FEM) del processo di saldatura laser per keyhole

Ricadute industriali • Sviluppo di processi innovativi di fabbricazione di componenti complessi in titanio di nuova concezione per l’industria aeronautica, utilizzando la tecnologia Laser Beam Welding (LBW)

• Abbattimento significativo degli sfridi di lavorazione a finire (riduzione del rapporto buy-to-fly).

Altri risultati • Valutazione della saldabilità LBW delle leghe di titanio• Modellazione del processo LBW e del comportamento

meccanico del giunto• Definizione della metodologia di caratterizzazione dei giunti

ottenuti con LBW (UR1 EMILIA)

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

CONSORZIO CALEF (Alenia Aeronautica SpA, RTM SpA, LASIT SpA, Boeing Operations International Inc, APR Srl, )

Collaborazione diretta Alta

Centro Sviluppo Materiali Collaborazione indiretta Bassa

Diffrattometro a raggi X

Misura termografica

Le attività svolte al 31/12/2013Progetto 3. TEMA - TEcnologie Produttive e Manutentive

applicate ai Propulsori Aeronautici Risultati raggiunti: Progetto da avviare presumibilmente nel Gennaio 2014

Ricadute industriali • Introduzione di nuove metodologie di lavorazione meccanica per asportazione di truciolo

• Sviluppo di un sistema innovativo di deposizione laser che consenta il recupero di componenti ad alto contenuto tecnologico

Altri risultati • Sviluppo di modelli numerici di ottimizzazione del processo di lavorazione

• Messa a punto di sistemi di repairing in grado di operare su geometrie complesse

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

AVIO S.p.A. Collaborazione diretta Alta

Le attività svolte al 31/12/2013Progetto 4. DITECO (DIfetti, danneggiamenti e TEcniche di

riparazione nei processi produttivi di grandi strutture in COmposito )

Risultati raggiunti: non ancora avviato.

Ricadute industriali • Le tecnologie e sistemi da sviluppare per la riparazione di strutture in composito di vario tipo (solido laminato, sandwich e componenti integrati) permetteranno di ridurre notevolmente il costo delle riparazioni, il tempo di flusso richiesto e/o la messa a terra del velivolo, e consentiranno anche di riparare danni oggi “non riparabili”, riducendo così il numero di scarti di produzione.

Altri risultati • Le tecnologie e le soluzioni innovative sviluppate potranno essere oggetto di proprietà brevettuale degli enti di ricerca e delle aziende coinvolte.

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

Alenia Aermacchi Collaborazione diretta per redazione progetto

Alta

CETMA Collaborazione indiretta Bassa

Enginsoft Collaborazione indiretta Bassa

Salver S.p.A. Collaborazione indiretta Bassa

Novotech Collaborazione indiretta Bassa

Altran Collaborazione indiretta Bassa

SCS - Frisoli Collaborazione indiretta Bassa

Pannello irrigidito cocurato

Macchina di Impatto

Box multispar cocurato

Le attività svolte al 31/12/2013Progetto 5. PON EURO 6 - Elettronica di controllo, sistema

d’iniezione, strategie di combustione, sensoristica avanzata e tecnologie di processo innovativi per motori diesel a basse emissioni inquinanti

Risultati raggiunti: Creazione set up ottico per la valutazione dei fori

Ricadute industriali • Trasferimento di know-how su stato dell’arte, soluzioni innovative e problematiche relative alla tecnologia laser

• Messa a punto di una metodologia di valutazione dei fori mediante tecniche ottiche e/o optoelettroniche

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

Centro Ricerche Fiat Collaborazione diretta Alta

MASMEC s.r.l. Collaborazione diretta Media

Magneti Marelli S.P.A. Collaborazione diretta Alta

Isotta Fraschini S.P.A. Collaborazione diretta Media

TECNOGAMMA s.p.a. Collaborazione diretta Media

Le attività svolte al 31/12/2013Progetto 6. PON SEB (SMART ENERGY BOXES) - Ricerca e

sviluppo di sistemi per la produzione efficiente, la gestione e l’accumulo di energia elettrica e termica, integrati e interconnessi in un virtual power plant.

Risultati raggiunti: creazione set up interferometrico per lo studio dei componenti elettronici; test meccanici per la valutazione delle prestazioni.

Ricadute industriali • Verifica dell'affidabilità di componenti elettronici mediante tecniche interferometriche

• Valutazione sperimentale delle prestazioni meccaniche • Misure di tipo strain/stress, anche residui, sui materiali e sulle

strutture

Altri risultati • Sperimentare e validare nuovi sistemi di produzione e nuove logiche di controllo, di generazione distribuita, per il soddisfacimento della domanda energetica di complessi di medie dimensioni;

• Creare dei poli di competenza specifici sui temi oggetto del programma;

• Porre le basi per investimenti finalizzati allo start-up di attività produttive di tali sistemi.

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

ENEA Collaborazione diretta Media

AVIO S.p.A. Collaborazione diretta MediaCentro Combustione Ambiente s.r.l.

Collaborazione diretta Media

Le attività svolte al 31/12/2013Progetto 7. LABORATORIO SUL REPAIR – LABREP

Risultati raggiunti: avvio delle attività di ricerca e sviluppo di attrezzi prototipali per l’esecuzione di prove di fatica a caldo su provini piatti

Ricadute industriali • Il laboratorio sul repair ha lo scopo di ricercare, mettere a punto e sperimentare tutta una serie di nuove tecnologie per il ripristino di parti danneggiate e di trasferire le tecnologie identificate e testate al mondo industriale per la applicazione su componenti reali.

Altri risultati 1) nuove tecnologie per il ripristino dimensionale 2) nuove tecnologie di giunzione3) nuove tecniche di riparazione ecocompatibili 4) nuove tecnologie di controllo non distruttivo

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

Avio SpA Collaborazione diretta Alta

Cetma Collaborazione indiretta Occasionale

Centro Laser Collaborazione indiretta Occasionale

Nanofab scarl Collaborazione indiretta Occasionale

Strumentazioni e prototipi

Macchine di creep

Cluster di calcolo

Morse per prove ad alta temperatura e particolare del prototipo in fase di realizzazione

Schema del le attività di Ricerca:- Acquisizione materiali- Realizzazione dei provini e eventuali attrezzature - Ottimizzazione dei parametri di processo- Eventuali trattamenti termici- Esami microstrutturali, durezza- Test di Trazione- LCF- Creep- Fattibilità del processo su componente reale- Analisi micro-strutturale- Controllo dimensionale

Riparazione con la tecnologia laser di un danneggiamento locale su un profilo aerodinamico di una pala

Le attività svolte al 31/12/2013Progetto 8. SPIA - Strutture Portanti Innovative

Aeronautiche Risultati raggiunti: progetto in fase di finanziamento

Ricadute industriali •Tecnologie di fabbricazione competitive nel campo dei materiali compositi, attraverso processi che permettano la realizzazione di componenti monolitici (altamente integrati).

Altri risultati •Sviluppo dei processi di assemblaggio per grossi componenti aeronautici in fibra di carbonio•Sviluppo di materiali pre-preg o da infusione per processi Out of Autoclave•Sviluppo di materiali resistenti all’alta temperatura

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

ALENIA AERMACCHI Collaborazione diretta Frequente

DEMA S.p.A. Collaborazione indiretta Occasionale

SALVER S.p.A. Collaborazione indiretta Occasionale

ENGINSOFT S.p.A. Collaborazione indiretta Occasionale

Consorzio CETMA Collaborazione indiretta Occasionale

AVIO S.p.A. Collaborazione indiretta Occasionale

Le attività svolte al 31/12/2013Progetto 9. MASTCO - MAteriali e STrutture in COmposito

per velivoli leggeri GA e UAV - MASTCO Risultati raggiunti: progetto in fase di finanziamento

Ricadute industriali •Realizzazione di specifici Dimostratori Tecnologici, relativi alle piattaforme di Aviazione Generale (GA) e velivoli non pilotati (UAV).

Altri risultati •Sviluppo di prodotti strutturali per velivoli dell’Aviazione Generale (GA) e UAV in materiali compositi a basso costo

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

ALENIA AERMACCHI Collaborazione diretta Frequente

BLACKSHAPE Collaborazione indiretta Occasionale

G-S-E Collaborazione indiretta Occasionale

Le attività svolte al 31/12/2013Progetto 10. MATERIALI E METODOLOGIE INNOVATIVI PER

PRODOTTI NEL SETTORE DELLE ENERGIE RINNOVABILI – PS_095

Risultati raggiunti: metodologia di analisi delle sollecitazioni di grandi componenti in composito con l’utilizzo integrato di tecniche sperimentali

Ricadute industriali Messa a punto di una procedura sperimentale per lo studio dei meccanismi di danneggiamento del materiale composito sotto carico ciclico e monotono Messa a punto di una metodologia di indagine non distruttiva, sperimentale e numerica, per il controllo dell’integrità del materiale composito

Altri risultati • Sviluppo di tecniche di indagine del danneggaimento di materiali compositi

• Esecuzione di prova di fatica su pala eolica in scala reale

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

Jonica Impianti Collaborazione diretta Frequente

Costruzioni Solari Collaborazione diretta Occasionale

Processi Speciali Collaborazione diretta Occasionale

Utilizzo del sistema prove strutturali e banchi test per la prova in scala reale di una pala eolica

Contratto di ricerca 11. MASSIME - Sistemi di sicurezza meccatronici innovativi (cablati e wireless) per applicazioni ferroviarie, aerospaziali e robotiche

Risultati raggiunti: progetto in corso

Ricadute industriali • Miglioramento di affidabilità di velivoli ultraleggeril progetto MASSIME si propone di sviluppare sistemi di sicurezza meccatronici innovativi (cablati e wireless) per applicazioni ferroviarie, aerospaziali e robotiche, costituiti da combinazioni di sensori e tecnologie microelettroniche e supportate da un’adeguata infrastruttura software. L’implementazione di ciascuna soluzione innovativa sarà finalizzata all’aumento delle performance, dell’affidabilità e della sicurezza, all’ottimizzazione dei costi di esercizio ed anche al recupero di parti e componenti secondo un ciclo di dismissione piu eco-sostenibile.

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

Mer Mec Collaborazione diretta Media

Masmec Collaborazione indiretta Occasionale

Blackshape Collaborazione diretta Alta

Magneti MArelli Collaborazione indiretta Occasionale

VVN Collaborazione indiretta Occasionale

Le attività svolte al 31/12/2013Contratto di ricerca 12. VIS4FACTORY - Sistemi Informativi Visuali per i processi di fabbrica nel settore dei trasporti

Risultati raggiunti: progetto in corso

Ricadute industriali - indagare nell’ambito di nuove soluzioni, basate su tecnologie visuali (tra cui la realtà aumentata e la realtà virtuale), applicabili all’industria manifatturiera, che siano in grado di porre al centro del processo produttivo l’uomo quale elemento essenziale per il recupero di competitività nel panorama internazionale;

- delineare un set di tecnologie basate sul paradigma della visualizzazione avanzata (virtual reality, augmented reality, mixed reality, interazione multisensoriale) applicate al contesto manifatturiero della progettazione e produzione di materiali avanzati e componenti per il settore dei trasporti.

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

Calef Collaborazione diretta Alta

CETMA Collaborazione diretta Alta

Enea Collaborazione indiretta bassa

Le attività svolte al 31/12/2013Contratto di ricerca 13. Determinazione delle caratteristiche meccaniche a fatica di materiali metallici per componenti automotive

Risultati raggiunti: Valutazione del miglio materiale per la realizzazione di componenti specifici

Ricadute industriali • Definire il tratto di vita a termine e il limite di fatica dei materiali in studio con una condizione di carico mono-assiale e, dunque, costruire la relativa curva media stress-numero di cicli a rottura.

• Definire curva strain locale-numero di cicli a rottura e una misura degli stress residui al piede del cordone per componenti saldati.

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

Grande Impresa Sud Italia* Collaborazione diretta Alta

* Il nome dell’azienda coinvolta è omesso a tutela della privacy del contraente

Contratto di ricerca 14. Misura di tensioni residue su componente in titanio

Risultati raggiunti: progetto in corso di definizione

Ricadute industriali • Misura di TR tramite X-ray su tubo calandrato in Titanio gr4 montato in interferenza sopra ad un rullo rotante che monta dei magneti

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

Media Impresa Nord Italia* Collaborazione diretta Primo contatto

* Il nome dell’azienda coinvolta è omesso a tutela della privacy del contraente

Contratto di ricerca 15. Misura di TR tramite x-ray su ingranaggio

Risultati raggiunti: progetto in corso di definizione

Ricadute industriali • Miglioramento di affidabilità di componenti meccanici critici

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

Grande Impresa Nord Italia* Collaborazione diretta Alta

* Il nome dell’azienda coinvolta è omesso a tutela della privacy del contraente

Sistema di attacco elettrolitico

Attività promozionali svolte• Festival dell’Innovazione c/o Fiera del Levante, Bari 1-3 Dicembre 2010 • Innovabilia 2012 - Festival delle innovazioni per le diverse abilità e la

qualità della vita, Foggia 17-19 Maggio 2012.• Forum Aerospace Innovation – 2-4 Dicembre 2013 Montreal (Canada)• Organizzazione Conferenza Internazionale NT2F11 – 3-6 Luglio 2011

Polignano a Mare (Bari).• Organizzazione Simposio Internazionale YSESM 2013 – 22- 24 Aprile 2013

Bari.• Pubblicazione sulla Newsletter di Stresstech Group Customer dell’articolo

divulgativo” UNIVERSITY OF BARI IN ITALY HAS NOW EVERYTHING FOR STRESS MEASURING“, n.1, November 2012.

• Presentazione del Lab. presso aziende e centri di ricerca. • Pubblicazione dei principali risultati di attività svolte nell’ambito del Lab.

EMILIA in articoli scientifici su riviste ad elevata collocazione editoriale.

Sito web della Rete: http://www.dimeg.poliba.it/residualstress/

Internazionalizzazione del laboratorio

• Collaborazione con il Prof. C.A. Sciammarella della Northern Illinois University, Dekalb – Chicago (IL) U.S.A.

• Collaborazione con il Prof. C.M. Sonsino del Fraunhofer Institute for Structural Durability LBF, Darmstadt (Germany).

• Collaborazione con il Prof. G. Pluvinage del Fiabilité Mécanique, Conseils Silly sur Nied (France).

Attività programmate• Partecipazione congresso SEM 2014• Partecipazione congresso YSEMS 2014• Partecipazione congresso NT2F 2014• Partecipazione congresso Fatigue 2014• Partecipazione call CLEANSKY 2014• Partecipazioni call Horizon 2020• Invito docenti e ricercatori dai laboratori internazionali partner

Contatti• Coordinatore scientifico e Responsabile UR 1: Prof. Carmine Pappalettere

Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management – Politecnico di Bari

Viale Japigia 182 - 70126 Baritel. 0805962706 mail c.pappalettere@poliba.it

• Responsabile scientifico UR 2: Prof. Ing. Domenico De TommasiDipartimento di Scienze dell'Ingegneria Civile e dell'Architettura – Politecnico di Bari Via Orabona 4 - 70126 Baritel. 0805963741mail d.detommasi@poliba.it

• Responsabile scientifico UR 3: Prof. Ing. Vito DattomaDipartimento di Ingegneria dell'Innovazione – Università del SalentoS.P. 6 Lecce – Monteroni, 73100 Leccetel. 0832297767mail vito.dattoma@unisalento.it