| descrizione: | L'obiettivo formativo generale del corso di dottorato di Ingegneria Meccanica e Industriale è approfondire e quindi integrare competenze specifiche e diversificate, ciascuna di elevato valore nello specifico settore tecnico-scientifico, al fine di creare una base di conoscenza che metta il futuro dottore di ricerca in grado di affrontare problemi complessi, caratterizzati da una forte multidisciplinarietà. Tali competenze sono orientate allo sviluppo di metodologie che integrino le problematiche termo-meccaniche, fluidodinamiche, elettromeccaniche, costruttive, della tecnologia dei materiali, delle tecnologie e sistemi di lavorazione, misuristiche, economiche e gestionali nella filiera di ideazione, sviluppo, progettazione, realizzazione, esercizio e fine vita dei prodotti e delle opere di ingegneria, dei sistemi di produzione e logistici, e dell'impiantistica industriale, anche con riferimento alla sostenibilità e ad aspetti quali l'inquinamento acustico e dell'ambiente, della sicurezza industriale ed analisi del rischio, dell'ingegneria biomedica. Gli approcci di ricerca proposti spaziano dall’applicazione delle simulazioni numeriche alla sperimentazione di laboratorio fino alla realizzazione prototipale, con forti caratteristiche di multidisciplinarietà e di analisi multidimensionale e multiscala, possibili grazie all'insieme delle competenze e strumentazioni/apparecchiature disponibili nel collegio dei docenti e nel dipartimento di riferimento per il corso di dottorato, che rendono possibile un approccio metodologico non solo ampio, ma anche rigoroso e scientificamente approfondito.
Nello specifico, le tematiche proposte per il 39° ciclo sono:
- Metodi e sistemi sperimentali per la caratterizzazione funzionale di micro-propulsori a idrogeno di nuova concezione per applicazioni aerospaziali, automotive e la produzione di energia Tutor: Prof. Andrea Scorza, Prof. Salvatore Andrea Sciuto
- Metodi e sistemi sperimentali per la misura in situ della concentrazione di microplastiche in ambiente marino Tutor: Prof. Andrea Scorza, Prof. Salvatore Andrea Sciuto, Prof. Ambra Giovannelli
-Metodi e sistemi sperimentali per la caratterizzazione funzionale in situ di dispositivi MEMS per applicazioni in medicina e biologia Tutor: Prof. Andrea Scorza, Prof. Salvatore Andrea Sciuto
- Metodi e sistemi per la verifica delle caratteristiche metrologiche della strumentazione diagnostica ad ultrasuoni per uso clinico Tutor: Prof. Andrea Scorza, Prof. Salvatore Andrea Sciuto
- Modellazione multidimensionale e sperimentazione di componenti e sistemi idraulici Tutor: Prof. Fulvio Palmieri
- Impianti di potenza a CO2 supercritica Tutor: Prof. Ambra Giovannelli, Prof. Coriolano Salvini
- Progettazione additiva: strumenti e metodi per l’ottimizzazione multi-obiettivo delle strutture di supporto e dell’orientamento delle parti realizzate con processi di Selective Laser Melting e Selective Laser Sintering Tutor: Prof. Paolo Cicconi
- Sviluppo di metodologie innovative per la progettazione e gestione di apparecchiature e sistemi industriali in condizioni di variabilità e di rischio Tutor: Prof. Antonio Casimiro Caputo
- Industria 4.0 - Sviluppo di metodologie per l'analisi e la progettazione di Cyberphysical Systems nei sistemi manifatturieri Tutor: Prof. Antonio Casimiro Caputo
- Analisi e progetto di sistemi giroscopici per la conversione di energia dal moto ondoso Tutor: Prof. Antonio Casimiro Caputo
- Analisi di sistemi di post-trattamento dei gas di scarico di motori a combustione interna Tutor: Prof. Ornella Chiavola
- Impiego di misure non intrusive per il controllo del processo di combustione in motori pluricilindrici Tutor: Prof. Ornella Chiavola
- Progettazione, sviluppo e fabbricazione di manufatti in bioplastica home compost e biodegradabile su suolo ed in ambiente marino Tutor: Prof. Massimiliano Barletta
- Progettazione, sviluppo e fabbricazione di manufatti mediante tecnologia del 4d printing Tutor: Prof. Massimiliano Barletta
- Sviluppo di un modello per la valutazione del rapporto di trasmissione reale in sistemi di trasmissione CTV a cinghie trapezoidali Tutor: Prof. Alessandro Giorgetti
- Analisi e sviluppo di sistemi innovativi di smorzamento delle vibrazioni su racchette da tennis mediante l’utilizzo di smart-material Tutor: Prof. Fabio Botta
- Progettazione meccanica di micro e nano sistemi mediante il metodo di sostituzione dei giunti elastici e la sintesi cinematica Tutor: Prof. Nicola Pio Belfiore
- Sviluppo di metodi innovativi di ottimizzazione dei sistemi di navigazione inerziali Tutor: Prof. Nicola Pio Belfiore
-Metodi e sistemi sperimentali di nuova generazione in radioterapia Tutor: Prof. Wolfango Plastino
- Impianti solari termici a concentrazione integrati con sistemi CAES (Compressed Air Energy Storage) per l’uso efficiente dell’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili Tutor: Prof. Coriolano Salvini, Prof. Ambra Giovannelli.
- Progetto e sviluppo di una innovativa pedana vibrante ‘multiarmonica’ da utilizzare in ambito sportivo e riabilitativo Tutor: Prof. Fabio Botta
- Metodi e tecniche di estrazione e gestione dei giacimenti di materie prime critiche Tutor: Prof. Guido Alfaro Degan.
Per ulteriori dettagli, consultare https://ingegneriaindustrialeelettronicameccanica.uniroma3.it/dottorato/2023/ingegneria-meccanica-e-industriale-dott608/
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| title: | Mechanical and Industrial Engineering |
| description: | The general educational objective of the PhD course in Mechanical and Industrial Engineering is to deepen and integrate specific and diversified skills, each of high value in the specific technical sector-scientific, in order to create a knowledge base that will enable the future PhD candidate to deal with complex problems, characterized by a strong multidisciplinarity. These skills are oriented to the development of methodologies that integrate energy systems and power generation, thermal engineering, measurement engineering, applied mechanics, industrial and mechanical design, machine construction, manufacturing technology, industrial engineering and operations management, mining engineering, safety engineering and risk assessment, power electronics and electrical machines, business and management engineering, biomedical engineering. The above competencies are used in the design, development, construction, operation and end-of-life of products and engineering works, production and logistics systems, also with regard to sustainability and environmental impacts. The proposed research approaches range from the application of numerical simulations to laboratory experimentation to prototyping, with strong multidisciplinary characteristics and multidimensional and multiscale analysis. This is also achieved by means of the advanced istrumentation/equipment available in the laboratories, which make possible a methodological approach that is not only broad, but also rigorous and scientifically thorough.
The specific topics for the 39° cycle are as follows:
- Methods and systems for in situ performance assessment of micro propulsion systems for aerospace, automotive and energy generation applications Tutor: Prof. Andrea Scorza, Prof. Salvatore Andrea Sciuto
- Methods and systems for the in situ measurement of the concentration of microplastics in marine environment Tutor: Prof. Andrea Scorza, Prof. Salvatore Andrea Sciuto, Prof. Ambra Giovannelli
- Methods and systems for in situ performance assessment of MEMS devices for medicine and biology application Tutor: Prof. Andrea Scorza, Prof. Salvatore Andrea Sciuto
- Methods and systems for evaluating the metrological performances of medical ultrasound instrumentation Tutor: Prof. Andrea Scorza, Prof. Salvatore Andrea Sciuto
- Multidimensional modeling and testing of hydraulic components and systems Tutor: Prof. Fulvio Palmieri
- Supercritical CO2 power plants Tutor: Prof. Ambra Giovannelli, Prof. Coriolano Salvini
- Design for Additive Manufacturing: tools and methods for the multi-objective optimization of the supporting structures and part orientation in Selective Laser Melting and Selective Laser Sintering Tutor: Prof. Paolo Cicconi
- Development of innovative methodologies for design and analysis of equipment and industrial systems under variability and uncertainty conditions Tutor: Prof. Antonio Casimiro Caputo
- Industry 4.0 - Development of methodologies for analysis and design of Cyber-Physical systems in manufacturing plants Tutor: Prof. Antonio Casimiro Caputo
- Analysis and design of gyroscopic sea wave energy conversion systems Tutor: Prof. Antonio Casimiro Caputo
- Aftertreatment devices for internal combustion engines Tutor: Prof. Ornella Chiavola
- Engine control via non intrusive measurements Tutor: Prof. Ornella Chiavola
- Design, development and manufacture of home compostable and biodegradable bioplastic products on soil and in a marine environment Tutor: Prof. Massimiliano Barletta
- Design, development and manufacture of compostable and biodegradable bioplastic products by 4d printing technologies Tutor: Prof. Massimiliano Barletta
- Development of a model for evaluating the actual transmission ratio in V-belt CTV drive systems Tutor: Prof. Alessandro Giorgetti
- Analysis and development of innovative vibration damping systems on tennis racquets using smart-materials Tutor: Prof. Fabio Botta
- Mechanical design of micro and nano systems using the elastic joint substitution method and kinematic synthesis Tutor: Prof. Nicola Pio Belfiore
- Development of innovative optimization methods for inertial navigation systems Tutor: Prof. Nicola Pio Belfiore
- New methods and experimental setup in radiotherapy Tutor: Prof. Wolfango Plastino
- Concentrated Solar Thermal plants integrated with Compressed Air Energy Storage systems for an Efficient Tutor: Prof. Coriolano Salvini, Prof. Ambra Giovannelli.
- Design and development of an innovative ‘multi-harmonic’ whole body vibration (WBV) platform for use in sports and rehabilitation Tutor: Prof. Fabio Botta
-Mining methods and management techniques of CRM mines Tutor: Prof. Guido Alfaro Degan.
Further details can be found at https://ingegneriaindustrialeelettronicameccanica.uniroma3.it/dottorato/2023/ingegneria-meccanica-e-industriale-dott608/ |
- TEMATICA GENERICA DEL DOTTORATO
Temi di ricerca specifici del corso di dottorato
- Generic PhD topic
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- ECO-Hydro - Modellazione e Sperimentazione di Componenti e Sistemi Idraulici Innovativi ad Alta Efficienza Operanti con Fluidi Eco-Friendly
Il progetto ha come obiettivo lo sviluppo di tecniche di indagine e di strumenti di calcolo per la caratterizzazione e la simulazione dei principali processi, stazionari e transitori, propri dei componenti e dei sistemi oleodinamici, nel quadro delle tematiche energetiche, di sostenibilità e di compatibilità ambientale. Tra i diversi aspetti di particolare interesse vi sono: i fenomeni di efflusso attraverso le sezioni pilotanti delle valvole idrauliche, l’innesco e lo sviluppo di cavitazione, l’impiego di fluidi idraulici eco-friendly e innovativi, il rendimento delle pompe e dei motori in funzione della tipologia di fluido impiegato e dei principali parametri operativi, lo sviluppo di logiche di controllo innovative che permettono di innalzare l’efficienza dei sistemi.
- ECO-Hydro - Modeling and Testing of Innovative High Efficiency Hydraulic Components and Systems Operating with Eco-Friendly Fluids
The project is aimed at the development of investigation techniques and simulation tools to characterize and model the main steady and transient processes of hydraulic components and systems, with reference to energy, sustainability, and environmental compatibility issues. Among the main research interest there are: the discharge flow through the pilot sections of the hydraulic valves, the triggering and development of cavitation, the use of eco-friendly and innovative hydraulic fluids, the efficiency of pumps and motors according to the fluid type and the main operating parameters, the development of innovative control strategies to raise the efficiency of the systems.
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- Compressori Centrifughi a gas Umido
Le turbine a gas operanti con syngas o con miscele gas naturale/idrogeno sono, oramai, entrate nello stato dell’arte. La ricerca si concentra sul rendere le macchine flessibili, capaci di un funzionamento stabile e nel rispetto delle emissioni con qualsiasi miscela di gas naturale e idrogeno (fuel-flexibility). In tale ottica, diventa di grande interesse utilizzare nell’impianto turbina a gas una sezione EGR (Exhaust Gas Recirculation) e modificare il compressore in modo tale che possa lavorare efficacemente anche con gas umidi.
Il progetto dottorale è focalizzato sullo sviluppo di tali compressori che, al momento, presentano numerose criticità dal punto di vista fluidodinamico e strutturale. Il candidato analizzerà il sistema nel suo complesso e affronterà la progettazione di compressori radiali per miscele in cui sia presente anche il cambiamento di fase e una maggiore variabilità di densità rispetto ai casi convenzionali
- Wet gas Centrifugal Compressors
Gas turbines fuelled with syngas or natural gas/hydrogen mixtures have become a reality. However, the market requires flexible machines that maintain a stable operation with any natural gas/hydrogen mixture (fuel flexibility). An EGR (Exhaust Gas Recirculation) system can be applied to gas turbines in this context. Consequently, the compressor requires effective modifications to work with wet gases.
The P.h.D. activities are focused on developing wet gas centrifugal compressors that show several issues from the fluid-dynamic and mechanical points of view. First, the student will analyze the system as a whole. Then, he/she will tackle the design and optimization of wet gas compressors to meet good performance in a broad range of working fluid liquid fractions
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- PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DI ALTERNATORI AD ALTISSIMO NUMERO DI GIRI
L’obiettivo del percorso dottorale è quello di mettere a punto un approccio metodologico idoneo a sviluppare il progetto elettromagnetico, termico e meccanico di un generatore elettrico compatto (es. inferiore a circa 5l in volume e 10kg in massa) funzionante con velocità nel campo 100.000-200.000 rpm, erogando potenze attorno ai 100kW. Il candidato dovrà interagire costantemente con il team di progettazione dell’innovativo sistema di generazione di energia elettrica, al fine di contribuire alla relativa realizzazione, assemblaggio e successivi test
- DESIGN AND DEVELOPMENT OF VERY HIGH SPEED GENERATORS
The goal of the project is to apply a methodological approach for developing the electromagnetic, thermal and mechanical design of a compact and high torque density electric generator (e.g. less than about 5l volume and 10kg mass) operating in the 100,000-200,000 rpm range and producing power around 100 kW. The PhD candidate will have to constantly interact with the design team of the innovative electricity generation system, in order to contribute to its construction, assembly and test
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- GESTIONE DELLA PROGETTAZIONE ED INDUSTRIALIZZAZIONE NELLO SVILUPPO DI UN PROPULSORE SPAZIALE INNOVATIVO
Il progetto dottorale verte sull’affrontare, dal punto di vista tecnico-gestionale, le inedite problematiche relative all’integrazione di sistema, alla progettazione di prodotto e alla pianificazione del processo produttivo e del sistema di produzione di un innovativo combustore ad idrogeno destinato sia alla propulsione spaziale che alla realizzazione di una unità compatta di generazione di potenza elettrica per applicazioni spaziali e terrestri. Trattandosi di un concept di prodotto del tutto inedito risultano di fondamentale importanza gli aspetti relativi al project management del processo di innovazione ed il rispetto degli standard europei applicabili (e.g. ECSS) in relazione ai requisiti di qualità e prestazione, ai fini della certificazione del prodotto per l’utilizzo in ambiente spaziale.
- DESIGN MANAGEMENT AND INDUSTRIALIZATION IN THE DEVELOPMENT OF AN INNOVATIVE SPACE PROPULSION SYSTEM
The doctoral project focuses on new issues concerning the system integration, product design and planning of the production process, as well as the production system of an innovative hydrogen combustor intended for both space propulsion and compact electric power generation unit for space and terrestrial applications. Since this is a completely new product concept, the issues relating to the project management of the innovation process are of fundamental importance, as well as the compliance with the applicable European standards (e.g. ECSS) in relation to the quality and performance requirements for product certification on applications in the space environment.
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- PROGETTAZIONE DI UN BANCO PROVA PER LO STUDIO DELLE PRESTAZIONI DI UN PROPULSORE AD ELETTROLISI DI ACQUA IN CONDIZIONI DI MICROGRAVITA’ E BASSA PRESSIONE
Il percorso dottorale prevede studi e attività finalizzati al progetto, sviluppo e validazione di un banco prova che possa riprodurre specifiche condizioni di microgravità su suolo terrestre. Tale banco dovrà essere inserito in una camera di vuoto e utilizzato per lo studio delle prestazioni di un propulsore ad elettrolisi di acqua in condizioni di bassa pressione. In particolare, il banco sarà utilizzato per lo studio degli effetti della microgravità e del vuoto sul comportamento del propellente acqua (sloshing e transizione di fase liquido-vapore nel serbatoio, adduzione nei condotti, etc.), sulla produzione dell’idrogeno e ossigeno dall’elettrolisi dell’acqua, e la relativa adduzione in camera di combustione
- DESIGN OF A TEST BENCH FOR THE STUDY OF PERFORMANCES OF A WATER ELECTROLYSIS PROPULSION SYSTEM IN MICROGRAVITY AND LOW PRESSURE CONDITIONS
The PhD project involves research studies and activities to design, develop and validate a test bench that can reproduce specific microgravity conditions on the ground. The testing workbench will be inserted in a vacuum chamber to study the performances of a water electrolysis thruster. In particular, the bench will be used to study the effects of microgravity and vacuum on the behavior of the water propellant (sloshing and liquid-vapour phase transition in the tank, convective and radiative heat transfer in ducts, etc.), on the production of hydrogen and oxygen from electrolysis of water, and the related heat transfer mechanisms into the combustion chamber.
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- PROGETTAZIONE DI SISTEMI MICROTURBOGAS ALIMENTATI AD IDROGENO E AD ALTISSIMA VELOCITA’ DI ROTAZIONE
L’obiettivo del percorso dottorale verte sulla progettazione preliminare e di dettaglio di sistemi turbogas miniaturizzati ad elevato numero di giri, alimentati con miscele di idrogeno, da utilizzare come range extender di sistemi, aerei o terrestri, funzionanti a batteria. In particolare, il candidato dovrà analizzare la microturbina dal punto di vista sistemistico, progettare preliminarmente i componenti ed effettuare analisi fluidodinamiche di dettaglio volte alla comprensione di alcuni aspetti fondamentali di fluidodinamica applicata alle turbomacchine e di cinetica chimica per micro-camere di combustione alimentate con miscele di idrogeno.
- DESIGN OF HYDROGEN POWERED MICROTURBOGAS SYSTEMS AT VERY HIGH ROTATIONAL SPEED
The aim of the doctoral fellowship is the preliminary and detailed design of miniaturized high-speed gas turbine systems, powered by hydrogen mixtures, to be used as a range extender of battery-based systems for air and land application. In particular, the PhD candidate will have to analyze the microturbine from a systemic point of view, as well as he will provide a preliminary design of the main components and will carry out detailed fluid dynamics analysis to understand some fundamental issues on both turbomachinery fluid dynamics and the chemical kinetics for micro-combustion chambers powered by hydrogen.
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- PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI SISTEMI MICROTURBOGAS ALIMENTATI AD IDROGENO E AD ALTISSIMA VELOCITA’ DI ROTAZIONE
L’obiettivo del progetto è quello di sviluppare un sistema turbogas utilizzando soluzioni progettuali innovative e adeguate ad assicurare la resistenza strutturale delle varie parti. Il progetto di ricerca si concentrerà quindi sulla definizione delle soluzioni costruttive integrando gli aspetti geometrici e di selezione dei componenti con quelli di scelta dei materiali anche considerando le limitazioni legate alle tecnologie realizzative.
- STRUCTURAL DESIGN OF MICROTURBOGAS SYSTEMS AT VERY HIGH ROTATIONAL SPEED AND POWERED BY HYDROGEN
The aim of the project is to develop a gas turbine system with innovative and proper design solutions to ensure the structural resistance of its parts. Therefore the research project will focus on the definition of constructive solutions by integrating geometric and component selection issues with the selection of materials, also considering the limits of the current technologies in mechanical design and construction.
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- Strumenti e metodi sperimentali per la caratterizzazione di generatori di energia miniaturizzati ad alta potenza
Obiettivi del progetto sono la definizione, implementazione, verifica e applicazione di metodi e strumenti di misura volti alla caratterizzazione funzionale di microgeneratori di energia innovativi (MTGs). A tal fine è richiesta la definizione di procedure di misura riproducibili, comprendendo una robusta analisi dell’incertezza, applicate non solo all’identificazione dei parametri e delle grandezze fisiche per la descrizione delle modalità operative e delle prestazioni di uno specifico prototipo ma anche al progetto, realizzazione e verifica di un banco di prova utile alla caratterizzazione di analoghi MTG eventualmente sviluppati durante il triennio di attività.
- Experimental methods and instrumentation for the characterization of miniaturized generators with high power density
The PhD project focuses on the definition, development, validation and application of measurement methods and instrumentation for functional characterization of innovative mini generators (MTGs) with high power density. To this aim the definition of measurement protocols and procedures is required in order to ensure reproducible results with a robust uncertainty analysis, applied not only to the identification of physical quantities and parameters for the evaluation of the operating behavior and performances of a specific prototype but also to the design, development and validation of a test bench useful for the characterization of similar MTGs eventually developed in the three-year period of activity.
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| Valutazione titoli |
Sarà valutato il curriculum studiorum del candidato, con particolare attenzione a quanto
riportato nell'abstract della tesi di laurea, alle precedenti esperienze di ricerca e agli eventuali
prodotti (e.g. pubblicazioni). Al candidato verra altresì richiesto di presentare un progetto di
ricerca collocato negli ambiti generali del corso di dottorato in Ingegneria Meccanica e
Industriale dell'Università Roma Tre che sviluppi le tematiche specifiche eventualmente
indicate nel bando. |
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The procedure is based on the evaluation of the following documents: complete curriculum vitae et studiorum, abstract of final thesis, description of previous research experiences,
publications. The candidate will also be asked to submit a research project within the general themes of the PhD course in Mechanical and Industrial Engineering at the University of Roma Tre, which develops the specific topics that may be indicated in the call for applications. |
| Prova orale |
ll candidato sosterrà un colloquio durante il quale verranno accertate le competenze di base,
l'attitudine alla ricerca scientifica anche sulla base del suo CV e le capacita di discutere
argomenti di ingegneria meccanica e industriale. Il candidato illustrerà altresì il progetto di
ricerca presentato chiarendone il proprio ruolo, la valenza formativa e di ricerca avvertita, la
fattibilità e la coerenza con il contesto scientifico scelto. Verra infine valutata la adeguatezza
della conoscenza della lingua inglese. La prova orale può essere svolta in presenza dei
candidati o, su loro richiesta, attraverso Skype o Microsoft Teams. |
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The interview is finalized at evaluating the skill of the candidate in the specific topic of mechanical engineering they are applying for, the aptitude to the research also in relationship with the research project and their own motivation in following the PhD course. The knowledge of English language will be also evaluated. The interview will take place in the presence of the candidates or remotely using Skype or the Microsoft Teams platform. |
| data e voto di laurea (obbligatorio) | |
| elenco degli esami sostenuti per la laurea MAGISTRALE e relative votazioni (obbligatorio) | |
| elenco degli esami sostenuti per la laurea TRIENNALE e relative votazioni
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| elenco cronologico di Borse di studio, Assegni di ricerca (et similia) percepiti |
| Diplomi/certificati di conoscenza lingue estere |
| Diplomi/attestati di partecipazione di corsi universitari post-lauream |
| Attestati di partecipazione a gruppi di ricerca |
| Attestati di partecipazione a stage |
| Altri riconoscimenti (p. es.: premiazione in concorsi, seconda laurea) |