Thematic Seminars

Il riciclo delle sabbie di fonderia come esempio di approccio multisciplinare all’economia circolare

Teacher: Laura Eleonora Depero

Program: ’adozione di un modello di economia circolare si propone di rivedere i tradizionali modelli di approvvigionamento, produzione, consumo, e gestione dello scarto. Le fonderie sono un esempio tipico di economia circolare, in quanto la materia prima principale delle fusioni è spesso rottame metallico che viene riciclato, tuttavia c’è un input che è ancora utilizzato secondo un approcciolineare, che è la sabbia per le forme o anime della fusione.

La sabbia, dopo l’acqua, è la risorsa più utilizzata del pianeta, poiché si trova in quasi tutto ciò che costruiamo. Se pensiamo che la sabbia sia un materiale infinito, ci sbagliamo. Negli ultimi due decenni il volume di risorse naturali utilizzate in tutti i settori, in particolare quello della costruzione, è aumentato in modo più che significativo, al punto che vi sono Paesi in cui si è scatenata unavera e propria “guerra della sabbia” che sta distruggendo intere isole con le sue spiagge, tenendo conto che le principali riserve di sabbia mondiali, ovvero i deserti, non possono essere utilizzati come input per motivi tecnici. C’è dunque un urgente bisogno che questa risorsa naturale, al pari di molte altre, sia trattata in ottica circolare lungo tutta la catena produttiva.

Le fonderie usano sabbie di altissima qualità, con percentuali di quarzo prossime al 99% e molto più costose della media. L'industria della fonderia in Italia produce 1,5 milioni di tonnellate di colata grezza e genera circa 1 milione di tonnellate di rifiuti, la maggior parte dei quali (80%) sono sabbie che possiedono ancora grandi qualità tecniche e avviarle alla discarica o ad un uso di bassa qualità come i sottofondi dei rilevati stradali implica un grosso spreco di risorse.

Nel seminario saranno presentati i risultati ottenuti nel progetto “New recycling process for the foundry sands: innovation aimed to get materials with high added value”, finanziato dalla Fondazione Cariplo e portato avanti da IUSS Pavia (capofila), Università di Brescia e INSTM, che prevede l’analisi e lo sviluppo del riciclo delle sabbie provenienti dalle fonderie come materia prima secondaria per altri progetti produttivi, in particolare nei settori della ceramica, dei laterizi e del vetro, in accordo con il modello della simbiosi industriale.

Durata (ore):  3

Lingua:  Italian

Control of solar energy systems

Teacher: Manuel Berenguel

Program: The seminar will overview why to research in thermosolar plants, the main technologies involved and research and development lines. The knowledge acquired in the grade and master necessary to deal with the modeling and control of these kind of systems will be revised, taking as example a heat exchanger. Then, basic control approaches applied to a flat solar collector will be shown, ranging from PID control, feedforward and feedback linearization control. Extensions to industrial parabolic trough plants are then developed including comments about IMC antiresonance control, adaptive control, predictive control.

Durata (ore):  4

Lingua:  English

Robotics for rehabilitation

Teacher: Antonio Gimenez Fernandez

Program: The manipulator robots and mobile robots studied in the previous topics have been adapted and are being used intensively in the medical field, mainly because in the performance of their tasks they manage to improve the quality of life of patients. In the field of rehabilitation, the classic manual treatment is insufficient for the patient, both from the spatial point of view and temporally and economically. Not to mention the loss of motivation of the patient and the limitation of the complexity of the therapies to the knowledge of the therapist, and to the traditional instruments. This topic shows the advantages of robotic rehabilitation, introducing the basic concepts related to the different elements that make up a system of these characteristics and their adaptation to the particularities of patients and treatments. The classic and most innovative robotic devices are introduced, and their application to the rehabilitation of upper limbs (shoulder, hand, wrist) and lower limbs (mainly ankle) is shown.

Duration (hr):  4

Language:  English

Production technologies for biomanufacturing

Teacher: Paola Ginestra

Program: 

Duration (hr):  2

Language:  English

Why tuning rules for feedforward control are required

Teacher: José Luis Guzman

Program: Feedforward control to deal with load disturbances is a very old topic with more than 100 years of history. Most industrial processes are affected by disturbances and feedback can be inefficient to reject them because of the reactive behavior of the control loop. Feedforward control approaches have become like a standard and simple solution to improve the disturbance rejection effect when disturbances are measurable, since the feedforward control contribution is injected before affecting the process output. In fact, under perfect situations, the disturbance effect can be completely removed.

Nevertheless, those perfect situations are seldom possible and the feedforward is not realizable in most occasions. In those cases, static feedforward compensators are typically used in industry, but with this solution non-desirable overshoots are obtained and the performance is not the expected one. So, could the feedforward compensator be tuned in those cases in order to improve the disturbance rejection response? The answer is, yes.

This course motivates why feedforward compensators should be tuned and how different tuning rules can be proposed. First, it is shown that when inversion problems arise, the feedforward compensator should not be designed in open loop anymore. Now, a connection between the feedback controller and the feedforward compensator is required. This analysis will lead to two different groups of tuning rules based on closed-loop or open-loop designs. So, this course summarizes these two groups of tuning rules as a result of the research on this topic during the last 10 years. Numerical simulation results and experimental tests on the greenhouse temperature control problem will be shown to illustrate the main contributions.

Duration (hr):  2

Language:  English

CCS – Carbon Capture & Storage: status, key technical challenges, and the role of R&D

Teacher: Mariella Leporini

Program: • What CCS is

• Status of CCS projects and plans

• Technical focus on CO2 Capture

• Technical focus on CO2 Transportation • Technical focus on CO2 Storage

• The role of R&D for CCS

Duration (hr):  16

Language:  English/Italian

Climate change and sustainability: the drive for a new social and industrial revolution

Teacher: Giulio Oliviero

Program: Il corso ha l'obiettivo di fornire una visione consapevole e scientificamente fondata della rivoluzione industriale e sociale che il cambiamento climatico ed i principi di sviluppo sostenibile stanno determinando. L’approvvigionamento delle risorse naturali e la disponibilità di nuove tecnologie sostenibili costituiscono oggi fattori determinanti per gli equilibri geopolitici tra le nazioni e sono legati a nuovi conflitti tra paesi sviluppati ed in via di sviluppo. Per questo motivo riteniamo che il corso debba fornire strumenti ed informazioni sui seguenti aspetti:

• i fondamenti scientifici del cambiamento climatico e le strategie di mitigazione ed adattamento: la necessità di trasformazione dei costumi, abitudini e tecnologie (rapporto IPCC 2022);

• la spinta regolatoria europea ed internazionale che, a partire dalle normative sulla finanza sostenibile fino al Next Generation EU con il principio DNSH (Do No Significant Harm), impongono alle aziende la determinazione di una strategia di investimenti sostenibili per rendere duratura la propria crescita;

• l’approccio multidisciplinare della sostenibilità nelle aziende;

• le metriche della sostenibilità (rating ESG, report di sostenibilità, Life Cycle Assessment, Carbon footprint) e l’imprenditoria “sostenibile” (società benefit, B- corp) come strumenti per misurare l’evoluzione aziendale;

• la trasformazione dei principi e delle strategie in azioni concrete di miglioramento organizzativo ed impiantistico delle aziende: applicazioni in vari settori, quali la moda, la sanità, la chimica, il trattamento rifiuti, etc.;

• il ruolo chiave della ricerca e dell’innovazione per sostenere una giusta rivoluzione sociale e tecnologica, che garantisca equilibri geopolitici pacifici.

Duration (hr):  20

Language:  English

Design Reliability: product and process

Teacher: Nicola Pellegrini

Program: Introduce Reliability paradigm, Design of product and process, Availability and Maintenability

Duration (hr):  6

Language:  English/Italian

How and why the global perturbations are reshaping the global supply chains

Teacher: Marco Perona

Program: Faremo una rassegna delle cause che hanno portato alle enormi perturbazioni dei mercati internazionali che abbiamo visto negli ultimi anni.

Poi discuteremo che forze si stanno delineando e come queste forze andranno ad impattare (anzi stanno già impattando) sulle catene di fornitura internazionali, e quali saranno le credibili conseguenze per il mercato Italiano.

Duration (hr):  2

Language:  English/Italian

Caratterizzazione acustica dei materiali

Teacher: Edoardo Piana

Program: Metodi per la caratterizzazione acustica di materiali (assorbimento e isolamento). Sono previste lezioni teoriche e esercitazioni pratiche.

Duration (hr):  8

Language:  English/Italian

Tecnologie di Azionamento

Teacher: Monica Tiboni

Program: come orientarsi nella scelta / How to choose the actuation technology

This course will provide an overview of the main drive technology: electric, pneumatic and hydraulic, with the aim of providing the skills to choose the technology that is most suitable for each specific application.

1. Electric drives: main characteristics, main types, performances 2. Pneumatic drives: main characteristics, performances

3. Hydraulic drives: main characteristics, performances

4. Selection criteria

Duration (hr):  9

Language: Italian

EXOSKELETON ROBOTS: Overview

Teacher: Monica Tiboni

Program: This course presents an overview of research and commercial exoskeleton robots, their applications and main construction aspects with a particular focus on drive technology.

1.State of the art of exoskeleton robots for: upper limb, lower limb and hand rehabilitation

§ Active and passive exoskeletons

§ Main components

§ Structures

§ Examples

§ Comparison table

2.Actuators for robotic exoskeletons

§ Main types: electrical, pneumatic and hydraulic § Characteristics

§ Sizing

§ Comparison

Duration (hr):  6

Language: Italian