Musp

Piacenza, 4 giugno 2007 - Immaginate di poter consumare 1 litro in meno di benzina ogni 100 chilometri.
Sarebbe un bel risparmio e un vantaggio per l’ambiente che si potrebbe ottenere, ad esempio, rendendo più leggere del 10% le automobili pur preservandone robustezza e sicurezza. Secondo MUSP, laboratorio per la ricerca applicata nel settore dei beni strumentali, tale obiettivo si potrebbe raggiungere grazie ai progressi della ricerca nel campo delle schiume metalliche, che hanno una struttura simile alle spugne e possono avere molteplici impieghi: conduttori di calore, isolanti acustici o assorbitori di energia da impatti o esplosioni.

In Italia, fino a oggi mancavano impianti di produzione industriale delle schiume e persino installazioni pilota a supporto dell’avvio di nuove attività industriali. Ora, grazie al supporto offerto al MUSP da una serie di aziende del territorio piacentino, sta partendo presso il laboratorio (nato nel 2006 da una sinergia tra università, istituzioni pubbliche e industria) il primo progetto italiano di ricerca applicata nell’ambito delle schiume metalliche, condotto in collaborazione con la rete dei laboratori tedeschi Fraunhofer ¹.

Il progetto, battezzato PRISMA (Progetto di Ricerca Industriale Schiume Metalliche e Applicazioni), ha una durata prevista di 3 anni e parte con il supporto di alcune imprese locali interessate all’applicazione delle schiume per migliorare i propri prodotti e incrementarne le prestazioni. L’investimento necessario per realizzare appieno gli obiettivi del progetto ammonta a circa ²,5 milioni di euro, che MUSP spera di coprire in parte anche con i fondi previsti per l’ultimo bando Hi-Mech2, cui il laboratorio ha partecipato presentando proprio questo progetto, in collaborazione con Jobs, Tecnocut, Sandvik e Ingegneria Biomedica S. Lucia.

Schiume metalliche: lo stato della ricerca e il piano dei lavori al MUSP

Le schiume metalliche sono attualmente al centro dell'attenzione nella ricerca sui nuovi materiali. Grazie alla loro porosità e all'estrema leggerezza potrebbero infatti essere impiegate per una lista molto lunga di applicazioni in diversi settori industriali. Ma in Italia le applicazioni in quest’area scarseggiano anche a causa di una modesta conoscenza tecnica e scientifica delle caratteristiche e delle opportunità offerte da questi materiali.

“Quel che ci prefiggiamo è di studiare tutti gli aspetti tecnico-economici e indagare le tecnologie di lavorazione delle schiume in vista di una significativa ricaduta applicativa”, spiega Michele Monno, direttore scientifico del Laboratorio MUSP nonché docente del Politecnico di Milano e responsabile del corso di studio in Ingegneria Meccanica della sede di Piacenza.

Dopo alcuni mesi di preparazione, con l’installazione presso MUSP del primo forno per la realizzazione di schiume metalliche, il progetto PRISMA entra nella fase operativa, finalizzata a realizzare componenti di macchine utensili con riempimento in schiuma metallica.

In questa prima fase, il progetto mira a dimostrare le opportunità di miglioramento delle prestazioni di strutture e componenti per macchine utensili, robot e macchine di misura che possono derivare dai riempimenti in schiuma metallica. I risultati forniranno dati utili anche per l’applicazione delle schiume a molti altri settori, dall’automobilistico al biomedicale. Una parte importante del progetto è inoltre indirizzata alla valutazione dei costi di produzione conseguenti all’impiego industriale di questa tipologia di riempimenti.

“Quello realizzato presso il MUSP è un impianto di dimostrazione, che permetterà ad aziende di diversi settori di sperimentare soluzioni basate sull’impiego di questi materiali prima di portarle in produzione. I comparti potenzialmente interessati vanno dalla componentistica per l’automobile ai telai per moto e bici, dalla nautica ai materiali edili (grossi inserti in schiuma possono essere impiegati come assorbitori di energia sismica nelle opere civili), dalle macchine utensili (dove l’impiego delle schiume metalliche permetterà di aumentare le prestazioni dinamiche e la velocità di asportazione) al biomedicale (schiume in materiali biocompatibili possono essere impiegate come protesi nella ricostruzione di segmenti ossei)”, spiega Michele Monno.

Il forno appena istallato presso MUSP permette di raggiungere i 1100°C, la temperatura minima per lo sviluppo delle principali tipologie di materiali porosi. Le prime attività sperimentali includeranno lo studio dei cicli termici di espansione della schiuma e vedranno impegnati i giovani ricercatori del lab insieme a un gruppo di tesisti del Politecnico di Milano, sede di Piacenza.

A questa fase ne seguirà una seconda che prevede l’impiego di un ulteriore forno, di caratteristiche più sofisticate, nel quale si sperimenterà la produzione di schiume in atmosfera controllata e/o sottovuoto. Obiettivo finale e concreto del progetto PRISMA è lo studio e la realizzazione di componenti dimostrativi che troveranno impiego in prototipi di macchine utensili. La terza fase del progetto vedrà quindi la realizzazione di prodotti a grandezza reale.

Il progetto PRISMA è un esempio di eccellenza nella collaborazione tra università e industria ed è al momento sostenuto finanziariamente esclusivamente dalle aziende partner del MUSP. La partecipazione è però aperta anche ad altre aziende eventualmente interessate.

La figura (fonte Alcan, ripresa da Quattroruote) evidenzia come – contrariamente a quanto si tende spesso a pensare - il peso di una utilitaria sia notevolmente cresciuto negli ultimi decenni, con punte massime di incremento che raggiungono in qualche caso il 50% in peso della vettura a confronto con un modelli della stessa fascia prodotti negli anni ‘70/’80. Automobili con parti del telaio riempite con schiume metalliche sarebbero più leggere e quindi più economiche ed ecologiche, pur mantenendo la loro robustezza.

¹ La cooperazione con il Metal Foam Centre del Fraunhofer IWU di Dresda/Chemnitz rappresenta un presupposto essenziale per il raggiungimento degli obiettivi previsti. Il centro tedesco affianca infatti la ricerca sullo sviluppo di questi materiali a un’attività di produzione dimostrativa che ha già favorito il trasferimento di soluzioni basate su riempimenti in schiuma metallica in diversi ambiti produttivi (in particolare nel settore automobilistico e nella produzione di beni strumentali per l’industria). La distanza geografica non permette però alle aziende italiane di utilizzare le competenze e le attrezzature presenti a Chemnitz per realizzare prodotti che recepiscano questa innovazione mantenendo costi di produzione accettabili.

² Hi-Mech è il distretto tecnologico per la meccanica avanzata che comprende una rete di laboratori localizzati nel territorio emiliano a seguito di un accordo con il Ministero dell’Università e della Ricerca.

Informazioni su MUSP
Esempio di integrazione tra istituzioni, imprese e ricerca per far crescere il manifatturiero italiano, MUSP è pienamente operativo dall’inizio del 2006. La prima idea di un laboratorio dedicato allo studio dei beni strumentali per l’industria risale al 2003 e nasce nell’ambito del corso di studi in Meccanica della sede di Piacenza del Politecnico di Milano. Nel 2004, il progetto del laboratorio prende corpo in seguito al suo inserimento (e finanziamento) nell’ambito del Piano per la Ricerca Industriale, l'Innovazione e il Trasferimento Tecnologico (PRIITT) della Regione Emilia Romagna, cui si accompagna un importante finanziamento da parte della Fondazione di Piacenza e Vigevano (www.lafondazione.com), mentre il Comune e Provincia di Piacenza mettono a disposizione un’ala dell’Expo per ospitare il laboratorio. MUSP è gestito dall’omonimo Consorzio, che vede insieme i diversi attori che hanno dato origine all'iniziativa: università (Politecnico e Cattolica), imprese del settore macchine utensili (Jobs, Lafer, Mandelli, MCM, Samputensili, Sandvik, Working Process), associazioni (UCIMU Sistemi per Produrre, Confindustria Piacenza) e istituzioni (Fondazione di Piacenza e Vigevano, Comune e Provincia di Piacenza).