PROGETTI R&S

Il progetto ha ottenuto importanti risultati legati allo studio e alla sperimentazione dei nuovi modelli di lavoro basati sulla ibridazione reale virtuale testati all’interno dei quattro settori economici coinvolti. A livello di macro-obiettivi raggiunti, si sottolinea come il progetto sia in effetti riuscito ad indagare concretamente soluzioni efficaci per rispondere sia alle difficoltà vissute nel periodo pandemico sia a identificare soluzioni innovative per il futuro.

Ad esempio, sono stati sviluppati strumenti che possono offrire soluzioni innovative per superare la crisi energetica che ha coinvolto a sua volta tutta l’economia. Il progetto, infatti, fin dalla sua definizione ha definito filoni di ricerca propri dello sviluppo sostenibile, volti a definire materiali innovativi e sostenibili, metodologie e tecniche di gestione sostenibile ed efficiente da un punto di vista energetico e climatico.

L’obiettivo generale del progetto è la valorizzazione dei rifiuti provenienti dall’uso di dispositivi di protezione individuali (d’ora in poi DPI), anche sanitari.

L’obiettivo viene perseguito studiando le fasi chiave di una potenziale filiera circolare per la produzione di tali dispositivi (acquisizione della materia prima e pre-processi, produzione, utilizzo, fine vita), focalizzando l’attenzione sui seguenti obiettivi specifici:

(i) definizione di un modello produttivo sostenibile di produzione e gestione di DPI che, nel contesto della pandemia COVID19, ha chiaramente denunciato la sua assenza

(ii) integrazione di competenze specifiche e capacità produttive ora frammentate e disperse nel territorio

(iii) produzione di nuova conoscenza (su temi di maggior valore quali: ecodesign, materiali rigenerativi, gerarchia dei rifiuti) trasferibile in diversi ambiti applicativi e altre filiere produttive

(iv) applicazione dei principi di economia circolare in una filiera produttiva integrata territoriale, in accordo al Circular Economy Action Plan promosso dalla UE al fine di accelerare la transizione indicata dall’European Green Deal.

Di seguito vengono elencati i principali risultati raggiunti:

1 Relazione sulle tipologie e composizioni di DPI in commercio. Relazione con proprietà dei dispositivi e dei materiali che li costituiscono (scheda tecnica).

2 Report contenente la descrizione degli attuali sistemi di recupero/riciclo dei DPI esistenti e delle criticità collegate

3 Report tecnico con schede tecniche dei materiali da riciclo individuati

4 Report contenente lo stato delle conoscenze e tecnologie disponibili per la produzione di PHA

5 Report contenente i risultati della produzione ed estrazione di PHA dalle diverse fonti

6 Report contenente risultati della caratterizzazione e confronto di PHA ottenuti da MCC e colture sterili

7 Produzione di filamenti in bio-materiali per la successiva stampa 3D

8 Relazione processi/prodotti per l’ottimizzazione dei materiali e il trattamento antimicrobico/antivirale di superfici e loro caratterizzazione chimico-fisica

9 Relazione processi/prodotti per l’ottimizzazione dei materiali e il trattamento antimicrobico/antivirale di superfici e loro caratterizzazione chimico-fisica

10 Report contenente, per ciascuno dei quattro prototipi progettatati: specifiche tecniche, descrizione proprietà e funzioni, disegni e schede. Realizzazione prototipi

11 Report tecnico contenente i risultati della valutazione della riciclabilità dell’intero prodotto (su prototipi di prodotto)

12 Report contenete i risultati della caratterizzazione dei materiali di riciclo. Prototipo di pellettizzatore per il riciclo e la granulazione di materie polimeriche

13 Report contenente i risultati delle campagne sperimentali di test su DPI funzionali, biodegradabilità e validazione in vitro sui singoli sottosistemi e sull’intero dispositivo/prodotto sviluppato

14 Report contenente specifiche e documenti di identificazione DPI trattabili nel processo di pirolisi. Descrizione dello stato di imballo/compartimentazione in cui devono essere ricevuti

15 Report contenente descrizioni tecnico-economiche linea pilota; lay-out impianto di pirolisi

16 Schemi, disegni e relazione descrittiva la linea pilota di pirolisi

17 Report contenete i risultati della campagna di test su impianto di pirolisi. Definizione condizioni di ingresso delle matrici, parametri di processo, valutazione impatto ambientale.

18 Report contenente struttura generale dei sistemi di trattamento di sterilizzazione (layout preliminare dei prototipi e preliminare degli impianti full scale) e modelli di processo

19 Progetto degli impianti pilota di laboratorio con tecnologie a perossido e UVC; design delle metodologie di verifica e validazione

20 Report contenente i parametri di sterilizzazione in funzione del DPI di trattamento/riutilizzo, analisi predittiva del degrado del DPI, relazione tempi ciclo vs parametri, procedure di sterilizzazione per riutilizzo/riciclo, determinazione del valore di EoL (End of Life) dei DPI testati in funzione dei cicli di trattamento.

21 Schemi, disegni, progetti esecutivi impianti sterilizzazione full scale

22 Report contenente la descrizione di un modello predittivo per la simulazione degli impatti di un ciclo produttivo. Web-application

23 Report contenente risultati dell’applicazione del modello predettivi degli impatti ambientali ai processi produttivi coinvolti nella filiera e all’eventuale individuazione di assetti ottimali

24 Web application del modello predittivo e link al portale ICER (Portale di Innovazione e Ricerca e dell’economia circolare) di Veneto Green Cluster 25 Report contenete studi LCA, LCC, SLCA dei prodotti/processi selezionati.

Il progetto SAFE PLACE si è focalizzato sul design, sviluppo, e valutazione di tecnologie basate sull’Internet of Things (IoT)  che potessero consentire di fronteggiare una crisi sanitaria rendendo gli spazi di vita salubri e sicuri per le persone. La filosofia del progetto, centrata sugli utenti finali (i.e., user-centered), ha considerato la loro inclusione nel design e valutazione delle soluzioni tecnologiche.

Il progetto è stato coordinato dalla Rete Innovativa Regionale (RIR) ICT for Smart and Sustainable Living (ICT4SSL) in partnership con le RIR Venetian Smart Lighting (VSL) e Veneto Clima ed Energia (VCE).

I sistemi SAFE PLACE sono stati installati e testati in differenti scenari (i.e., biblioteca, gelateria, palestra, uffici). Alcune sperimentazioni sul campo si sono focalizzate sulle specifiche competenze delle singole RIR coinvolte (es., automazione accessi in funzione di assenza di mascherina o di assembramenti, realizzazione di dispositivi luminosi per sanificare oggetti e superfici, di strumenti per la sanificazione dell’aria). Il trial principale ha visto l’azione sinergica di tutte le RIR coinvolte nel progetto. Sono state installate tecnologie anti-Covid19 per controllare il rispetto delle norme di sicurezza (tutelando la privacy delle persone), sanificare oggetti, superfici, e l’aria. È stata sfruttata anche l’intelligenza artificiale (es., controllo DPI e distanziamento) per supportare il funzionamento congiunto delle varie tecnologie. In tutte le sperimentazioni sono stati coinvolti gli utenti finali per comprendere le loro percezioni e atteggiamenti verso i sistemi SAFE PLACE e in alcune sperimentazioni trial hanno avuto l’opportunità di interagire con le tecnologie attraverso un’applicazione usabile e accessibile sempre sviluppata all’interno di SAFE PLACE.

Il progetto ha sviluppato SAFE TALK un’applicazione accessibile e inclusiva adottando un design partecipativo che ha visto il coinvolgimento di utenti fragili (i.e., anziani). L’app consente di contattare la propria sfera sociale in caso di isolamento forzato (es., lockdown, lungodegenza, reparto malattie infettive) e ricevere eventualmente un supporto professionale (caregiver, psicologi).

Il Consorzio SAFE PLACE oltre alle Reti Innovative Regionali, e le 21 aziende afferenti alle stesse, ha visto la partecipazione di tre Università del Veneto (Padova, Ca’ Foscari, e Verona) e della società consortile di trasferimento tecnologico T2i.

In merito ai risultati conseguiti si rileva come i sistemi SAFE PLACE, concepiti e sviluppati sulla base delle esigenze e bisogni degli utenti finali, siano stati in grado di ridurre la percezione di rischio di contagio e di incrementare invece il senso di sicurezza degli spazi di vita soprattutto in chi effettivamente vi lavora o chi deve decidere se frequentare o no uno spazio pubblico (es., gelateria, biblioteca) dotato di queste tecnologie.

In alcuni studi sul campo l’interazione con i sistemi SAFE PLACE (es., accensione, modifica del funzionamento) è stata analizzata impiegando un’applicazione prototipale di controllo mentre in altre sperimentazioni si è valutata l’integrazione con soluzioni già presenti sul mercato (i.e., app Amazon Alexa e il controllo vocale). Nei vari esperimenti gli utenti finali sono stati in grado di interagire in modo semplice, intuitivo, e rapido con i dispositivi SAFE PLACE, sia impiegando le applicazioni che la voce, e hanno riportato una generale percezione positiva rispetto all’esperienza di utilizzo, un elevato grado di usabilità, accessibilità, e di accettazione considerando le tecnologie installate negli ambienti di test.

L’applicazione SAFE TALK è stata testata con anziani e psicologi. Entrambe le categorie di utenti hanno sottolineato, dopo averla utilizzata per svolgere compiti reali in laboratorio, come l’app si caratterizzi per un’elevata usabilità e accessibilità. Inoltre, hanno evidenziato l’importanza di uno strumento tecnologico di questo tipo sia per ricevere che fornire un sostegno psicologico.

Il progetto è finalizzato a dare impulso all’integrazione nei prodotti destinati al mondo smart building – in particolare illuminazione e sistemi di controllo degli accessi – delle tecnologie domotiche e IoT. Il mondo delle costruzioni presenta una sempre più complessa concatenazione di strutture, sistemi e tecnologie. Il progetto intende superare la differenza fisica e funzionale fra i dispositivi e le tecnologie costruttive attraverso la definizione di protocolli che permettano la comunicazione e lo scambio di dati in modo quanto più possibile trasparente.

Bando di riferimento
ASSE  1 “RICERCA, SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE”

Azione 1.1.4 – Bando per il sostegno a progetti di Ricerca e Sviluppo sviluppati dai Distretti Industriali e dalle Reti Innovative Regionali.

Il mondo delle costruzioni (building) presenta una generale concatenazione di strutture, sistemi e tecnologie. Ogni componente interno ed esterno all’abitazione presenta un processo di continuo sviluppo e miglioramento per permettere agli utilizzatori di selezionare luci, sicurezza e condizionamento, in modo indipendente. Per facilitare l’uso dei dispositivi e rendere efficace il loro utilizzo, è fondamentale che l’utente abbia a che fare con una tecnologia intelligente, che sia pervasiva ma allo stesso tempo non invadente. Il progetto SISTEMA DOMOTICO IoT INTEGRATO AD ELEVATA SICUREZZA INFORMATICA PER SMART BUILDING (DOMHO) ha affrontato l’analisi dello di vita degli utenti con particolare riferimento alla figure fragili (disabili, anziani) e il loro modo di porsi di fronte all’uso delle tecnologie per costruire e ottimizzarne le prestazioni e le pratiche migliori, rendendole “trasparenti”, superando così i limiti dei prodotti e della tecnica attuale. Non si è trattato solo quindi di definire interfacce fisiche o virtuali e metodi di feedback, ma l’analisi dei processi cognitivi delle persone nell’iterazione con i sistemi domotici in modo da proporre soluzioni smart.

Il progetto, oltre alla messa a punto delle schede di controllo e la loro integrazione con il gateway a livello software, ha previsto la realizzazione di n.3 siti di trial per il test sui prototipi realizzati in ambienti con condizioni operative reali (WP5). Tali test sono stati accompagnati da un costante monitoraggio dei risultati perseguiti tramite riunioni tecniche periodiche che hanno permesso una progressiva analisi dello stato di avanzamento dei test condotti.

www.domho.it

L’idea alla base di TEMART è quella di valorizzare e coniugare le conoscenze artistiche e formali con le competenze tecnico-scientifiche, mirando allo sviluppo di nuove combinazioni tra ricerca estetica con tecnologie manifatturiere e materiali che rispondano alle esigenze di innovazione nei domini dell’artigianato artistico, del restauro dei Beni Culturali, dell’arredo (con particolare riferimento al settore dell’illuminazione), del decoro architettonico e urbano e del design.

Sulla base di questa idea, nel progetto sono state studiate, messe a punto e validate applicazioni innovative di tecnologie in grado di prototipare e produrre componenti e prodotti di valenza artistica e di design nei quali si combinano le qualità della forma e del materiale con la multifunzionalità che, nella maggior parte dei casi, è imputabile alla natura e qualità delle superfici.

Di particolare rilevanza per il progetto è l’innovazione applicata alle tecnologie di fabbricazione additiva per una gamma estesa di materiali (polimerici, compositi, metallici, ceramici e cementizi) e di loro combinazioni nello stesso artefatto. La significatività delle superfici impone una particolare attenzione allo studio delle forme in funzione delle tecnologie sia per la finitura dei componenti prodotti mediante fabbricazione additiva sia per la funzionalizzazione delle superfici degli artefatti grazie all’applicazione di nanotecnologie, di tecnologie fotoniche (ablazione e condizionamento mediante laser) e alla fabbricazione additiva su scala nanometrica. In modo conseguente a quest’idea, l’obiettivo finale del progetto è quello di sviluppare un Sistema di Supporto alle Decisioni (DSS-Decision Support System) in grado di assistere le imprese ed i centri di ricerca del Veneto nella messa a punto ed integrazione nella catena del valore delle tecnologie e dei processi studiati e sperimentati.

Il sistema, di tipo collaborativo, recepisce il know-how generato grazie all’intensa ed estesa attività di sperimentazione e valutazione condotta nei diversi WP del progetto e consente la formalizzazione delle capacità tecniche ed operative ad elevata innovatività ed intensità di conoscenza espresse dal network. Esso assiste il processo di decisione attraverso l’individuazione delle alternative tecnologiche disponibili, la modellazione dei processi industriali (ad esempio in termini di investimento, costi operativi e competenze necessari) e la loro analisi al fine di indirizzare le imprese nell’industrializzazione e produzione di nuovi prodotti, garantendo fattibilità tecnica ed economica, efficienza e competitività.

Tutti i partner sono stati impegnati, a seconda delle proprie competenze, nell’approfondimento dei casi industriali individuati all’inizio del progetto, attraverso studi, prove, test e realizzazione di prototipi. Nove i macro casi individuati, molti ulteriormente suddivisi al loro interno in ulteriori “sottocasi”, come di seguito riportato:

1. Vaso greco, pesi da telaio romano, rilievi bronzei.

Obiettivo principale del sotto-progetto è stata la validazione di protocolli per ottenere delle repliche di manufatti artistici e funzionali finalizzate alla valorizzazione e alla ricerca:

a) una riproduzione pedissequa per la libera fruizione;

b) una riproduzione per la fruizione da parte di persone con disabilità visive.

Focus del progetto è stato il rilievo digitale tramite scansione e la riproduzione tramite tecnologia additiva di alcuni manufatti diversi per tecniche e materiali, ma accomunati da complessità formale e cromatica.

2. Arredi di ambienti nei settori navale e commerciale.

Nell’ambito degli arredi di ambienti nel settore navale e commerciale, sono stati selezionati diversi casi di interesse, individuando materiali, tecnologie e test funzionali opportuni per raggiungere l’innovazione ricercata:

• incrementare la tenuta degli incollaggi nel settore navale, in particolare nel caso di giunzioni tra materiali di diversa natura

• realizzare oggetti di arredo utilizzando il polimero bio – based PLA attraverso il processo di stampa 3D

• migliorare i trattamenti di rivestimento utilizzati per i particolari di arredo in ottone, sia nelle proprietà del rivestimento che nella qualità del processo di deposizione

• creazione di mobili da inserire in una realtà virtuale sviluppata tramite il software Solidworks, consentendone così la visualizzazione a 360 gradi utilizzando visore e joystick.

3. Illuminazione intelligente, faro esterno illuminatore stradale e accessorio ad incasso.

• È stato progettato un riflettore che modificasse la tipica curva di emissione lambertiana di un led ad alta intensità ottenendo un solido fotometrico che consentisse l’ottenimento di valori di luminanza e abbagliamento adeguati alle diverse tipologie di strade descritte all’interno della norma EN 13201-2 (Illuminazione stradale – Parte 2: Requisiti prestazionali).

• E’ stato realizzato un illuminatore stradale progettato al fine di consentire l’integrazione alla rete dell’illuminazione pubblica, un’infrastruttura tecnologica strategica in grado di fornire servizi che normalmente richiederebbero costi elevati, e una serie di apparati separati.

• Si sono individuati rivestimenti da applicare sulla superficie in acciaio del corpo cilindrico di un dissuasore del traffico, per aumentarne la durezza superficiale, a vantaggio quindi della resistenza ai fenomeni di usura, garantendo la resistenza a corrosione e preservando al contempo le caratteristiche estetiche.

• Si è individuato il break-even point di un componente ad incasso realizzato tramite diverse tecnologie manifatturiere in particolare tra lo stampaggio a iniezione di materie plastiche e la manifattura additiva

4. Crogiolo a freddo.

L’obiettivo del progetto è stato quello di realizzare, per manifattura additiva SLM, un crogiolo a freddo per la microfusione in vuoto o in atmosfera inerte di leghe metalliche refrattarie che richiedono un elevato grado di purezza. Attraverso la realizzazione di geometrie rese possibili solamente dalla manifattura additiva, la simulazione elettromagnetica dell’insieme crogiolo, induttore e generatore e di piccoli canali di raffreddamento all’interno del crogiolo, si è voluto aumentare l’efficienza di trasferimento dell’energia elettromagnetica al fuso e aumentare l’efficienza di scambio termico necessaria per mantenere il crogiolo freddo.

5. Moduli in materiale lapideo.

E’ stato ricercato l’incremento tecnologico dei prodotti in marmo attraverso:

• lo sviluppo di sistemi modulari realizzati da materiale lapideo alleggerito integrati da sistemi di riscaldamento elettrico a pavimento

• la selezione di trattamenti di consolidamento dello strato superficiale del marmo attraverso il miglioramento dello stato di coesione dei grani della matrice.

6. Termo cucina a legna e crogiolo a biomassa.

• Si è realizzato un crogiolo per la combustione di biomassa, nello specifico pellet di legna, con flussi di aria di combustione, primaria e secondaria, ottimizzati per la riduzione dell’immissione di inquinanti in atmosfera.

• Si è realizzato un prototipo di termocucina provvista di una camera di combustione e di uno scambiatore innovativi rispetto ai modelli prodotti in precedenza, con particolare attenzione alla geometria e ai materiali utilizzati nella costruzione, finalizzati all’aumento della temperatura nell’ambiente di combustione.

Sulla via di efflusso dei fumi è stato applicato un dispositivo che si propone di aumentare la reattività dei gas incombusti. Per la realizzazione delle componenti più sollecitate è stato necessario individuare il materiale metallico più idoneo a sopportare le condizioni chimico-fisiche di esercizio nella camera di combustione della termocucina.

7. Sistema di sollevamento tavolo.

L’obiettivo di questo sotto-progetto è stato la realizzazione di un tavolo ad altezza variabile per incrociare le richieste del mercato che, sempre di più, cerca l’ergonomia ed il benessere della persona. Un tavolo ad altezza variabile può servire le esigenze di lavoratori di diversa statura che hanno la possibilità di regolare il piano per poterlo utilizzare alla quota più consona sia per la posizione seduta sia per la posizione in piedi. Tale oggetto deve essere silenzioso, funzionale ed economico nella realizzazione e nella gestione.

8. Sviluppo della biocementazione microbica e di malte cementizie con proprietà antimicrobiche.

Si è indagata la possibilità di additivare la malte a base di ossidi di magnesio con nanomateriale di origine biogenica avente proprietà antimicrobica, individuando anche protocolli e procedure per la produzione su scala di laboratorio per la loro estrazione e purificazione. Si è quindi verificata la resa di produzione.

9. Decision support system,

un sistema automatizzato multi criteria decision making, in grado di aiutare le aziende ad individuare quali siano le migliori tecnologie, in particolare di additive manufacturing, a disposizione per la produzione dei propri prodotti, comparandone anche i costi .