University of Bologna - Italy
DIEM – Engineering Faculty
ECONAUTQUALITÀ, RICICLABILITÀ ED ECO-SOSTENIBILITÀ NELLE UNITÀ DA DIPORTO
Prof. Ing. Alfredo Liverani
• Facoltà di Ingegneria - Bologna
• Dipartimento DIEM, Viale del Risorgimento 2, Bologna
• Tecnopolo della Nautica – CIRI-MAM – Unità Operativa Nautica
il progetto sul “Bando distretti”
• POS FESR 2007-2013
Bando regionale con Delibera n. 1631 del 26/10/09
“Dai distretti produttivi ai distretti tecnologici”
• Scadenza: 01/02/2010
• Durata: 2010-2012
• Bando diretto alle grandi aziende del settore
il progetto sul “Bando distretti”
EcoNaut – Qualità, riciclabilità ed eco-sostenibilità
nelle unità da diporto
Una proposta per avviare un nuovo modo di progettare e realizzare unità
da diporto con l’obiettivo di ottenere:
o ecosostenibilità
o riciclabilità
o automatizzazione
o sicurezza
o comfort
partners
RIBA COMPOSITES
Italmodel VTR S.r.l.u.
(CANTIERI DEL PARDO - Grand Soleil)
CANTIERI NAUTICI SOLERI
enti di ricerca coinvolti
Università di Bologna
Facoltà di Ingegneria – DIEM
Centuria RIT
Romagna Innovazione Tecnologia
MATMEC – Laboratorio materiali
per la progettazione meccanica
INTERMECH – Interlaboratorio
per la meccanica avanzata
sostenitori e collaborazioniDenominazione Localizzazione Tipologia Forma del sostegno
Lyondell Basell Ferrara (FE) Impresa Manifestazione di interesse
CNA Ravenna Ravenna (RA) Associazione di categoria Manifestazione di interesse
Camera di commercio di Ravenna
Ravenna (RA) Ente locale Manifestazione di interesse
Eurosportello di RavennaRavenna (RA)
Azienda speciale della Cameradi Commercio di Ravenna
Manifestazione di interesse
Confindustria Emilia-Romagna
Bologna (BO) Associazione di categoria Manifestazione di interesse
Comune di RavennaRavenna (RA) Ente locale Manifestazione di interesse
Provincia di Ravenna Ravenna (RA) Ente locale Manifestazione di interesse
l’impegno finanziario
Laboratorio EcoNaut
Qualità, riciclabilità ed eco-sostenibilità
nelle unità da diporto
Acronimo EcoNaut
Costo complessivo previsto del programma
€ 2.244.935,00
Contributo regionale richiesto € 928.800,00
Durata (in mesi) 24
risorse coinvolte
Titolo dell’OR
gg/uomo
previsti
1 Compositi a matrice naturale 713
2 Metodologie di calcolo per materiali a forte anisotropia 1220
3 Poliolefine per la nautica 420
4 Deposizione robotizzata di materiale semi-fluido 1043
5 Produzione a basso impatto ambientale di componentistica nautica 909
TOT. GG/UOMO PREVISTI 4305
Circa 8 ricercatori coinvolti a tempo pieno
Personale universitario e aziendale impegnato
l’eco-sostenibilità nella nautica
• 1998, anno nel quale è entrata in vigore la Direttiva Europea 94/25/CE (la Direttiva che
prevede e regola la cosiddetta marcatura CE per le imbarcazioni da diporto);
• Il RINA, il Registro Italiano Navale ha raccolto la sfida
di questi anni proponendosi come primo Ente di
Classifica al mondo a proporre, specificatamente per
delle unità da diporto di lunghezza superiore ai 35
metri, uno standard che sia garanzia dei più alti livelli
in materia di protezione ambientale, con norme che
vanno oltre quanto previsto dalle normative
internazionali. Lo standard "Green Star" è quindi una
notazione che va ad arricchire il certificato di classe
di una nave da diporto, garantendo l'adozione di
soluzioni tecniche finalizzate alla prevenzione
dell'inquinamento del mare e dell'aria.
l’eco-sostenibilità nella nautica
Problematiche di prodotto e di processo non solo per navi oltre i 35 metri, ma anche per
natanti da diporto:
• elevata riciclabilità del manufatto;
• uso di stampi semplici e/o costruzioni prive di stampi;
• pulizia degli ambienti di lavoro;
• riduzione dell’energia richiesta per la produzione dei manufatti.
i filoni di ricerca del progettoLe principali attività del progetto puntano sulle tematiche della:
• riciclabilità ed ecosostenibilità: saranno sviluppate e testate diverse soluzioni, come
scafi e interni in materiale polimerico ad alta resistenza, ma riutilizzabili dopo fusione e
con conseguente reimpiego dopo una nuova modellazione; uso di compositi con basi
riciclabili come bamboo e canapa, nonché leganti non epossidici e con caratteristiche di
separabilità dalle altre componenti; realizzazione di forme complesse anche senza l’uso
di stampi tramite applicazione a caldo di “lastre” di materiali ecocompatibili.
• automatizzazione: per la riduzione del rischio per le attività lavorative umane e per la
qualità del prodotto; impiego di isole robotizzate per la deposizione di materiale
potenzialmente pericoloso e per il drastico miglioramento della qualità della
realizzazione degli scafi; impiego di bracci robotici per il miglioramento della precisione
di lavorazione e per ripetibilità delle operazioni complesse (spessori di laminazione
costante, controllo dimensionale, ecc.).
i filoni di ricerca del progettoLe principali attività del progetto puntano sulle tematiche della:
• sicurezza: l’impiego di materiali ecocompatibili per auto-riparazione in caso di danni e
piccole collisioni costituisce un aspetto che potrà portare il natante a nuovi livelli di
sicurezza in mare; lo studio di nuovi sistemi di diagnosi su scafi ed attrezzature sia nella
fase di controllo del manufatto (controllo qualità), sia in dinamico, ovvero in mare,
durante l’uso del natante.
• comfort superiore (riduzione dell’inquinamento acustico): la drastica riduzione della
rumorosità interna ed esterna di un natante è uno dei fattori di comfort acustico più
facilmente percepibili dal cliente. La progettazione a comfort acustico prevede capacità
predittive e simulative complesse, nonché l’uso di materiali e geometrie
opportunamente studiati.
attività
attività
__Obiettivi__
Realizzazione di un prototipo funzionante di natante a vela con fibre di bamboo.
Verrà anche vagliata la possibilità di accoppiamento con matrici biodegradabili (termoplastiche, p.es. amido-
sorbitolo o acido polilattico, o termoindurenti: p.es. a base di olio di castoro o di soia) per ottenere
un composito completamente sostenibile e biodegradabile.
__Attività__
realizzazione di provini dei materiali di interesse;
la progettazione e realizzazione di uno stampo per la realizzazione di uno scafo in composito con matrice di
bamboo. Lo stampo richiede una progettazione completamente diversa rispetto alla costruzione in vetroresina
a causa della diversa rigidezza delle singole fibre di bamboo;
deposizione robotizzata delle fibre di bamboo e dell’impregnante;
test di deposizione robotizzata di composito con matrice di bamboo e poliolefine.
OR1: compositi a matrice naturale
OR2: metodologie di calcolo
per materiali a forte anisotropia__Obiettivi__
Messa a punto di uno o più modelli numerico-sperimentali per uso ottimizzato dei materiali
compositi di nuova generazione.
Mediante questi modelli sarà possibile ottimizzare la disposizione e l’analisi delle laminazioni.
Generazione di una lista sequenziale di pelli e modelli CAD 3D e 2D delle pelli in posizione finale e
sviluppate in piano
Calcolo dei margini di sicurezza, del fattore di sicurezza e del failure index, e visualizzazione in
forma di mappatura.
__Attività__
Il sistema di calcolo ad elementi finiti permette di scomporre una struttura complessa in elementi
basici che replicano il comportamento strutturale di un concio elementare del componente. In tal
modo, definito il comportamento del singolo elemento, sarà possibile ricostruire il comportamento
dell’intera struttura. La messa a punto del comportamento del singolo elemento (attraverso la
caratterizzazione strutturale mediante provini in laboratorio) diventa quindi il punto di partenza e
l’attività principale di questo OR.
Al termine della realizzazione dei prototipi di natanti, verranno verificate sui prototipi stessi, le
previste condizioni di lavoro, in modo da validare completamente i modelli numerico-sperimentali.
OR3:poliolefine per la nautica
__Obiettivi__
Questo OR prevede la progettazione e realizzazione di un prototipo di scafo e interni in materiale poliolefinico di tipo polipropilene, caricato opportunamente per ottenere i valori adeguati di resistenza strutturale. La stessa tecnologia sarà applicata con possibilità di “saldatura” di lastre di materiale plastico anche per gli interni strutturali e non del natante.
• Materiale poliolefinico ad alto modulo per l’impiego nautico.
• Produzione di piccole quantità di tale materiale per i test e i prototipi.
__Attività__
Impiego di materiale poliolefinico ad alto modulo e con capacità di essere deposto senza il classico stampo a pressofusione.
Più in dettaglio sono previste le seguenti attività:
• messa a punto in laboratorio (presso il sostenitore Basell) del nuovo composto;
• progettazione e realizzazione di un prototipo di scafo con tale materiale;
• progettazione e realizzazione di un prototipo di interni in materiale poliolefinico;
• fornitura prototipale di materiale per la costruzione di un prototipo presso Ferretti;
• predisposizione dei test per un altro composto: poliolefine rinforzata con fibra di bamboo.
OR4: deposizione robotizzata di materiale semi-fluido
__Obiettivi__
Analisi della deposizione di materiale semi-fluido da parte di robot antropomorfi.
__Attività__
Impiego di robot antropomorfo per l’accurata deposizione di materiale semi-fluido (poliolefine,
gelcoat, ecc.) sugli stampi per la realizzazione dello scafo. Date le dimensioni degli scafi il robot
non è in grado di coprire completamente il campo di lavoro. E’ quindi necessario che il robot
venga “trasportato” da un portale (con ulteriori 3 assi di movimento) che consenta la
movimentazione lungo tutta la superficie dello stampo.
I vantaggi dell’uso di un sistema robotizzato possono essere riassunti in:
• completa ripetibilità della deposizione;
• precisione di posizionamento e quindi di spessore del materiale deposto;
• precisione dimensionale superiore del manufatto;
• pulizia in cantiere;
• riconfigurabilità mediante riprogrammazione del prodotto;
• completa integrazione con sistemi CAD/CAM (progettazione assistita e
design) per la produzione.
OR5: produzione a basso impatto ambientale
di componentistica nautica
__Obiettivi__
Progettazione e realizzazione di un albero avente profilo alare in materiale composito,
realizzato con processo a basso impatto energetico.
Analisi in real-time del comportamento strutturale dell’albero.
__Attività__
Le attività necessarie allo sviluppo di un componente molto complesso come un albero per
natante a vela passano attraverso queste fasi:
• laminazione di preimpregnati con metodo sottovuoto e ciclo in autoclave;
• stampaggio in pressa;
• polimerizzazione sottovuoto e ciclo termico;
• realizzazione di modelli con lavorazioni meccaniche a controllo numerico;
• realizzazione di stampi in materiali compositi e/o leghe leggere;
Questo OR prevede inoltra la realizzazione ed installazione di un sistema di controllo attivo
e verifica del comportamento strutturale dell’albero durante il suo funzionamento reale.
risultati attesi• Uno scafo di 37 piedi in composito di bamboo; lo stampo verrà modificato partendo da
un’unità attualmente a disposizione del Cantiere del Pardo e adattato opportunamente
per l’impiego di fibre di bamboo (che risultano più rigide rispetto a quelle di vetro).
• Uno scafo delle stesse dimensioni utilizzando un robot antropomorfo per la
deposizione di stratificazioni ottimizzate di poliolefine ad alto modulo. In questo caso lo
stampo dovrà essere modificato per sostenere i 200° di temperatura di “colata”.
• Un albero in materiale composito (a base carbonio) che abbia caratteristiche
meccaniche estremamente simili a quello in corpo unico e che utilizzi un processo
produttivo con risparmio energetico di oltre il 40% nella fase di cottura.
• Una metodologia di calcolo efficace che permetta di avere valutazioni preventive del
comportamento strutturale del manufatto molto accurate. Tale manufatto potrà essere
in composito di carbonio, composito a matrice naturale oppure una poliolefine a
singolo componente.
