ACMEC
About This Project
PROGRAMMA FINANZIAMENTO
Progetto cofinanziato dalla Regione Emilia-Romagna nell’ambito del Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Por Fesr 2014-2020, Asse 1, Azione 1.2.2 – Contributi per raggruppamenti di laboratori di ricerca e dal Fondo per lo Sviluppo e la Coesione (FSC)
CUP del progetto: J41F18000050009
DURATA
2019 – 2022
BUDGET PROGETTO
€ 1.116.750,00
CONTRIBUTO REGIONALE
€ 799.725,00
DESCRIZIONE PROGETTO
Nonostante le varie applicazioni, la meccatronica ha espresso solo in parte il suo potenziale per la realizzazione di sistemi elettromeccanici innovativi ad alte prestazioni e a minimo uso di materiale ed energia. Nel settore delle macchine automatiche, l’attuale “approccio meccatronico” prevede il mero abbinamento di azionamenti elettrici standard commerciali con riduttori e cinematismi scelti o disegnati secondo criteri rigidi e “asettici”. Non vi è una sistematica integrazione e specializzazione nello sviluppo di meccanismi, attuatori/sensori e controllori: si va verso la standardizzazione, e non verso la customizzazione/integrazione per l’ottimizzazione.
Attraverso il progetto ACMEC, si vogliono progettare e fabbricare meccanismi e attuatori/sensori custom, integrati e innovativi, in modo economicamente sostenibile e flessibile, sfruttando i recenti progressi dell’Additive Manufacturing (AM) e delle tecnologie Cyber-Physical (CPS). Per il conseguimento di questo obiettivo, ACMEC integrerà le competenze di tre laboratori della Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia-Romagna (CIRI-MAM, INTERMECH e ROMAGNA TECH) nel campo della Meccanica Avanzata e dei Materiali, della Motoristica e Meccatronica e infine della sensoristica e dell’Information and Communication Technology (ICT). Nell’ambito del progetto saranno inoltre coinvolte due imprese G.D S.p.A. e Marchesini Group S.p.A. leader in specifici ambiti del settore delle macchine automatiche per produzione e confezionamento. Entrambe le aziende sono interessate allo sviluppo di tecnologie/metodologie che consentano a loro e all’intera filiera regionale di mantenere una posizione di leadership in questo ambito.
OBIETTIVI
Il progetto ACMEC intende introdurre da un lato la fabbricazione additiva per produrre nuovi tipi di catene meccatroniche caratterizzate da un minimo utilizzo di materiale ed energia necessaria per il moto, dall’altro adottare tecnologie cyber-physical per realizzare piattaforme evolute che rendano possibile il controllo delle nuove catene meccatroniche.
Portando l’AM nella fabbricazione di macchine automatiche, si abiliteranno nuove soluzioni d’integrazione e ottimizzazione application-specific di gruppi movimentazione/manipolazione.
Per completare ciò è necessario intervenire anche sulle piattaforme di controllo, seguendo un reale approccio meccatronico integrato: per questo si beneficerà del recente trend di Fog ed Edge computing nelle tecnologie Cyber-Physical (CPS) per la realizzazione di controllori ad elevate prestazioni, basati su tecniche evolute adattative, a modello interno e model-predictive.
Il progetto parte da TRL4 per varie tecnologie e metodologie coinvolte, grazie a esperienze e prototipi dei vari gruppi di lavoro. Si realizzeranno due prototipi di catene meccatroniche a TRL6 in cui integrare membri flessibili e motori elettrici custom, realizzati tramite tecnologie AM, e attuatori Shape Memory Alloy (SMA) con sistemi di controllo evoluti basati su tecnologie CPS. Parallelamente, verranno messi a punto metodi/strumenti di modellazione/progettazione integrati tra mondo meccanico, elettrico e dei sistemi di controllo.
Per i prototipi si prevede la fabbricazione di:
- Quadrilatero articolato risonante in composito e motore custom realizzati in AM;
- Cinematismo SMA con parti in AM per realizzare il sistema di cambio di formato, a minimo ingombro e peso.
Per entrambi i prototipi si svilupperanno controllori orientati all’Edge Computing e in grado di ospitare algoritmi evoluti. S’integrerà l’elettronica di potenza necessaria per l’alimentazione della macchina elettrica custom e i materiali SMA. Si studieranno anche sensori ad hoc.
I risultati verranno comunicati con azioni di diffusione specifiche (web, workshop, laboratori dimostrativi, etc).
ATTIVITA’ DI PROGETTO
Queste competenze espresse dai partner del progetto saranno valorizzate in un programma di attività che prevede cinque macro-fasi, che non saranno in stretta sequenza.
Nella prima fase si razionalizzeranno metodi e strumenti di modellazione a supporto di una progettazione “realmente meccatronica” per lo sfruttamento delle potenzialità date da AM e tecnologie CPS. A partire questi strumenti messi a punto, i partner di progetto implementeranno nella seconda fase una progettazione integrata dei sistemi da sviluppare, questa parte sarà l’elemento guida dell’evoluzione del progetto. Verranno inizialmente raccolte le specifiche in riferimento ai due prototipi da realizzare anche in raccordo con le due aziende coinvolte nel progetto. La fase sarà implementata attraverso una prima progettazione funzionale di insieme alla quale seguiranno una progettazione di dettaglio della macchina elettrica e la progettazione per costruire il cinematismo con risonanze e l’attuatore SMA. Dopodichè, nella fase successiva si indagheranno le tecnologie additive e il processo di fabbricazione per la costruzione dei prototipi. La fase sarà caratterizzata da test intensivi che permetteranno di caratterizzare i diversi parametri coinvolti nel processo realizzativo e con il fine ultimo di ottimizzare il design e la produzione dei prototipi. Succesivamente lo sviluppo sarà dedicato alle piattaforme basate su tecnologie Cyber-Physical ad alte prestazioni per il pilotaggio controllato dei prototipi e all’individuazione dei sensori interfacciabili con i controllori. Verranno inoltre sviluppati in questa fase gli algoritmi di controllo che saranno integrati nelle rispettive piattaforme. Infine, nell’ultima fase verranno testati i prototipi presso GD e Marchesini, in ambiente industrialmente significativo, e si concluderà con eventuali revisioni dei risultati e delle procedure messe a punto durante il progetto con il fine di consolidare gli output progettuali.
PARTENARIATO
- CIRI–MAM (Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale Meccanica Avanzata e Materiali) (coordinatore)
- INTERMECH-MO.RE (Centro Interdipartimentale per la Ricerca Applicata e i Servizi nel Settore della Meccanica Avanzata e della Motoristica)
- Romagna Tech S.C.p.A
PARTENARIATO INDUSTRIALE
- G.D S.p.A.
- Marchesini Group S.p.A.
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