ISED: Industrial Systems Engineering and Design

Tradizionalmente, la progettazione e la costruzione di macchine si focalizzano sulla concezione, il design e la realizzazione di macchine e sistemi meccanici e, oggi, meccatronici.

Tale attività richiede un’ampia conoscenza delle scienze di base dell’ingegneria (fisica, matematica, disegno, meccanica teorica e pratica), così come degli elementi delle macchine, dei materiali, e di varie branche dell’ingegneria meccanica, dalla metallurgia, alla termodinamica, alla meccanica dei fluidi, oltre che dei sistemi di produzione, dei trattamenti e delle lavorazioni. Negli ultimi decenni l’impiego delle tecnologie dell’informazione ha aggiunto l’esigenza di sviluppare le competenze necessarie almeno alla selezione e all’integrazione nei sistemi meccanici di sensori, attuatori, sistemi di controllo e di trasmissione di dati e misure. Tutto questo oggi costituisce il background necessario a supportare la progettazione di sistemi meccanici e meccatronici per le applicazioni industriali e individua le competenze necessarie all’attività. Tuttavia, lo sviluppo di una ricerca scientifica e applicata, in questo ambito, sposta l’attenzione dei ricercatori verso nuovi aspetti della disciplina, che sono individuati da specifiche esigenze espresse dal mondo industriale. Esse riguardano nuove metodologie di progettazione, nuovi sistemi e materiali, strumenti di sviluppo e di collaudo sperimentale e investono sempre più numerose applicazioni.

Il gruppo di ricerca ISED focalizza la propria attività di ricerca, pertanto, sulle moderne tecniche di sviluppo del prodotto industriale, di tipo “Model-Based”, introdotte dal Systems Engineering, coniugando la modellazione funzionale (secondo la definizione del Model Based Systems Engineering - MBSE, include l’analisi dei requisiti, delle funzioni e dell’architettura) di sistemi meccanici e meccatronici e la modellazione multi-scala e multi-fisica di tipo numerico. L’approccio sistemico alla progettazione strutturale del prodotto trova nella sperimentazione opportuna verifica di quanto predetto dai modelli, nella cosiddetta attività di verifica e validazione (V&V).

Tra le maggiori applicazioni considerate, secondo la tradizione dei componenti del gruppo, figurano: i sistemi industriali di “smart manufacturing” per la metallurgia, e, in particolare, il macchinario rotante di utilizzo industriale, i cuscinetti a corpi volventi industriali per impieghi speciali; i sistemi di trasmissione di potenza di grande dimensione; i componenti dei sistemi di propulsione e di trasmissione del moto nei veicoli; i sistemi meccatronici, anche di tipo autonomo, per il monitoraggio, il remote sensing e il recupero di energia.

A questi sistemi si applica lo studio del comportamento statico e dinamico, in esercizio e in manutenzione, con tecniche di indagine strutturale e multi-fisica, termomeccanica o elettromeccanica, mirati alla predizione e alla prevenzione del danneggiamento strutturale, principalmente da vibrazione, fatica termomeccanica, contatto e usura. Contestualmente, sono oggetto di sviluppo le tecnologie di progettazione in “digital twin” attualmente utilizzate nell’industria, in applicazione del MBSE e nella realizzazione del prodotto.

In campo sperimentale il gruppo opera in vari ambiti, caratterizzati da unità di ricerca tematiche, che si appoggiano ad altrettanti laboratori interni all’Ateneo, come pure a casi di studio industriali su scala reale, grazie alle collaborazioni con l’industria nazionale e internazionale specializzata.

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