Laboratorio materiali per la progettazione meccanica Prof. Sergio Curioni, DIEM - Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni, Meccaniche, Nucleari, Aeronautiche e di Metallurgia,  Università di Bologna Il Laboratorio MATMEC nasce dalla necessità di fornire risposte concrete al crescente fabbisogno di molti settori dell'ingegneria meccanica di sostituire i materiali tradizionali con materiali innovativi.

MATMEC è specializzato nello studio, sviluppo e sperimentazione di materiali innovativi e nel potenziamento delle caratteristiche dei materiali convenzionali, e svolge un'azione di connessione fra il mondo della ricerca e le realtà industriali proponendo, soprattutto alle PMI, validi strumenti per la risoluzione delle complesse problematiche legate alla utilizzazione di materiali non convenzionali. L'utilizzo di un materiale dalle caratteristiche innovative impone infatti al progettista di conoscere in dettaglio la risposta di questo materiale alle sollecitazioni statiche e dinamiche, il suo comportamento tribologico, l'influenza dei parametri del processo produttivo, le metodiche di progettazione e la loro ottimizzazione e infine le metodologie sperimentali per prove sul componente. La scarsa disponibilità di informazioni è sicuramente una delle cause principali che limitano il ricorso da parte delle aziende a materiali e trattamenti innovativi, con conseguenti deficit di innovazione e competitività.

MATMEC fa parte del Distretto HI-MECH per l'Alta Tecnologia Meccanica dell'Emilia-Romagna, e deriva da un accordo di programma tra strutture di ricerca delle Università di Bologna, di Modena e Reggio Emilia, di Parma, del CNR e dell'ENEA, e si presenta sul territorio regionale come un importante polo di aggregazione di competenze nel settore dei materiali e dei processi tecnologici avanzati.

DIEM - Dipartimento di Ingegneria Costruzioni, Meccaniche, Nucleari, Aeronautiche e Metallurgia - Università di Bologna
IED - Dipartimento di Ingegneria Industriale - Università di Parma
FIM - Sezione Metodologie Diagnostiche - ENEA, Bologna
SMETEC - Dipartimento di Scienza dei Metalli, Elettrochimica e Tecniche Chimiche - Università di Bologna
DIMA - Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e dell’Ambiente - Università di Modena e Reggio Emilia
DICASM - Dipartimento di Chimica Applicata e Scienza dei Materiali - Università di Bologna
UTS - Tecnologie Fisiche Avanzate - ENEA, Bologna
ISTEC - Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici - CNR, Faenza, Ravenna

• Ricerca e sviluppo di materiali innovativi oppure incremento delle prestazioni per materiali convenzionali attraverso lo sviluppo di tecnologie e di processi per la sintesi dei materiali e per il trattamento superficiale
• Modellazione teorica, modelli previsionali, calcolo strutturale e verifiche sperimentali sul comportamento di componenti e sistemi mediante analisi dei meccanismi di danneggiamento (es. frattura, creep, ecc)
• Ingegnerizzazione ed ottimizzazione di processi e trattamenti termici, meccanici e superficiali per materiali metallici e loro effetti su resistenza ad usura, a fatica e a corrosione
• Risoluzione di problemi connessi con le lavorazioni di pezzi metallici per deformazione plastica a freddo, o per deformazione superplastica
• Ottimizzazione delle caratteristiche microstrutturali e di resistenza a fatica in relazione ai processi di produzione, lavorazione, trattamento termico e saldatura di componenti in lega leggera
• Produzione e studio delle caratteristiche microstrutturali e delle proprietà meccaniche di materiali compositi a matrice metallica, anche dopo lavorazioni secondarie
• Studio del comportamento all'attrito, all'usura e alla corrosione di leghe metalliche in ambienti diversi
• Sviluppo di materiali ceramici monolitici e compositi
• Riciclo, ambiente ed energia e tecnologie per il restauro architettonico e il recupero edilizio
• Proprietà elettriche e di invecchiamento dei materiali isolanti
• Progettazione e sviluppo tecnologico di metodologie diagnostiche
• Applicazione di metodologie DOE e FSE per la progettazione degli esperimenti

• Laboratorio meccanico e metallografico per la realizzazione dei provini, afferraggi ed attrezzature di prova
• Laboratorio per la caratterizzazione delle proprietà meccaniche dei materiali e dei componenti attraverso prove con carichi statici, a fatica, torsionali e flessionali, a impatto (con attrezzature quali presse servoidrauliche, vibrofori, centraline di acquisizione)
• Laboratorio di analisi delle emissioni acustiche per rilevazione della progressione del danneggiamento
• Laboratorio di rilevazione e misura per la caratterizzazione superficiale dei materiali e dei trattamenti superficiali (con attrezzature quali tribometri, profilometri, microscopi, difrattrometri, microdurometri) e per le prove di corrosione (camere a nebbia salina)
• Laboratorio di analisi fotoelastica per lo studio delle tensioni presenti in componenti meccanici
• Laboratorio tecnologico per lavorazioni avanzate e l'applicazione di trattamenti speciali (con attrezzature quali torcia a plasma ad induzioe, sorgenti laser, macchine utensili CNC, macchine di deposizione)
• Laboratorio informatico per l'analisi delle acquisizioni e la modellazione numerica (dotato di software commerciali e codici self-made)

31 di cui 11 a tempo pieno I principali settori industriali di applicazione ricadono nel contesto delle industrie: meccanica di precisione, automotive e motociclistico, costruzione di macchine automatiche, costruzione di impianti di processo complessi, ceramica e dei materiali compositi, per problematiche applicative legate a:

• Studio, modellazione e produzione di materiali a funzionalità strutturale e tribologica incrementata
• Migliore utilizzo di materiali metallici e loro compositi, in funzione delle loro proprietà tecnologiche peculiari
• Introduzione selettiva dei materiali polimerici, ceramici e dei loro compositi
• Caratterizzazione sperimentale di materiali e componenti
• Metodologie avanzate di progettazione di componenti e di valutazione del rischio
• Ottimizzazione dei processi produttivi

Risultati ottenuti	Tipologia
Nel settore dello sviluppo di nuovi materiali e di rivestimenti/trattamenti innovativi: Schiume di alluminio a celle aperte Materiali compositi nanostrutturati con particelle sferoidizzate da sorgente plasma Rivestimenti per applicazioni biomedicali Compositi ecocompatibili in matrice polimerica realizzati con scarti e laterizi Processi di polarizzazione di nanocomposti silicati-EVA e materiali PP Realizzazione di materiali compositi particellari con proprietà meccaniche modificate Produzione di compositi a base di Si3N4 e h-BN Sostituzione di tecniche di rivestimento superficiale ad alto impatto ambientale con sistemi di termospruzzatura	Sperimentazione
Nel settore della caratterizzazione dei nuovi materiali: Qualificazione termo-meccanica di materiali per applicazioni industriali varie (spaziale, elettronica, anti-usura, ecc.) Qualificazione di materiali polimerici anti-usura Caratterizzazione microstrutturale e meccanica di giunti FSW in compositi a matrice metallica Fenomeni di precipitazione in leghe di alluminio e magnesio attraverso spettroscopia Doppler	Caratterizzazione
Nel settore delle progettazione mediante utilizzo di materiali nuovi o trattamenti innovati: Aumento della resistenza a fatica di ruote dentate in acciaio tramite trattamento di pallinatura Riutilizzo di pneumatici particellati come aggregati fini in malte cementizie autocompattanti	Sperimentazione
Nel settore dell'ottimizzazione dei processi che coinvolgono nuovi materiali: Trattamenti laser di indurimento superficiale mediante sorgente per organi di trasferimento del movimento Tecniche di giunzione di particolari strutturali schiumati Saldatura a tre corpi, di cui uno estruso, mediante FSW Effetti del BN sulla sinterizzazione, microstruttura e lavorabilità dei Si3N4-MoSi2-BN Modellazione 3D dei processi di ablazione laser nella lavorazione dei metalli con centri di lavoro CNC Progettazione per centri di lavoro a controllo numerico (CNC) ad alta velocità (HSM) mediante Virtual Design Influenza del gas di copertura e delle modalità di arco nella saldatura ibrida laser-MIG	Modello e sperimentazione

Laboratorio MATMEC
e-mail:matmec@reteaster.it
www.reteaster.it

Referente ASTER: Elisabetta Toschi, Daniela Sani
Tel. +390516398099