- Progettazione, sviluppo e fabbricazione di manufatti mediante tecnologia del 4d printing
Le tematiche di ricerca proposte hanno come obiettivo la progettazione e la realizzazione di una nuova generazione di manufatti in materiale bioplastico, anche a geometria complessa, mediante tecnica di prototipazione rapida 3d ad elevata digitalizzazione e con particolare riferimento alla valorizzazione di materia prima seconda da scarto. In particolare, l’attenzione sarà posta sulle tecniche cosiddette del 4d printing, dove i manufatti acquisiscono una “quarta” dimensione, in quanto prodotti con materiali sensibili a stimoli esterni, quali il calore o l’esposizione a radiazioni luminose o ad altri stimoli esterni, quali ad esempio campi magnetici o impulsi elettrici. Ad oggi, gran parte dei processi produttivi dei materiali plastici si basano su tecnologie consolidate che prevedono l’utilizzo di stampi e beni strumentali (in genere, presse). Tale approccio ha permesso di ridurre significativamente i costi dei manufatti in materiale plastico, tutte le volte in cui è necessario prevedere una produzione di massa al punto di poter ammortizzare gli elevati investimenti in beni strumentali. Tuttavia, tali tecniche di produzione possono subire gli effetti di improvvisi cali del mercato, in quanto non sono flessibili e non sono adattabili a drammatiche riduzioni della domanda di mercato (i.e., la pandemia COVID-19). Inoltre, tali tecniche richiedono continui investimenti in stampi, tutte le volte che il design dei manufatti diventa obsoleto, con nuovi costi necessari per sostenere il ciclo di fabbricazione. La tecnologia di 3D printing permette, invece, di ottenere teoricamente anche un lotto unitario come lotto economico con logiche manifatturiere altamente digitalizzate e valorizzando materia prima seconda proveniente da scarto post-industriale o post-consumo. Pertanto, l’industria ha mostrato un forte interesse verso tale tecnologia, che risponde in maniera ottimale all’esigenze di flessibilità della moderna produzione manifatturiera digitalizzata e nella valorizzazione degli scarti. Le tecniche 4d printing aggiungendo un grado di libertà alle immense potenzialità dl 3d printing ne estendono il campo di interesse in molteplici settori, incluso il biomedicale, il farmaceutico, lo spazio. Nello specifico, gli studi previsti nel corso del programma di dottorato saranno focalizzati sulla progettazione di compound in materiali bioplastici innovativi idonei alla prototipazione 4D, sullo sviluppo dei processi di produzione del compound e del filamento necessario all’alimentazione delle macchine di prototipazione rapida, sull’identificazione di un’ampia gamma di scenari di potenziale interesse applicativo. Ulteriori studi riguarderanno l’ottimizzazione del processo di prototipazione rapida 3D, la programmazione dei manufatti attraverso stimoli esterni e la valutazione delle prestazioni conseguibili. Le caratteristiche dei materiali bioplastici che verranno utilizzati negli studi, inclusi quelli da materia prima seconda da post-processo e/o da post-consumo, e le relative tecnologie di trasformazione sono inquadrabili nell’ambito del progetto “Rome Technopole” in piena coerenza alle logiche della transizione digitale nei processi di decarbonizzazione e nel processo di recupero dei rifiuti.
- Design, development and manufacture of products by 4d printing technology
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