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Cristiano Fragassa

Professore a contratto

Dipartimento di Ingegneria Industriale

Temi di ricerca

Anni 1996- 1997 : prime esperienze nei laboratori di ricerca

La mia attività di ricerca è iniziata verso la fine del 2° anno di Università quando ho ricevuto una serie di 4 borse di studio dall'Università di Bologna che mi hanno permesso di lavorare prima per alcuni mesi presso il Laboratorio di Ingegneria Elettronica e poi per i restanti 2 anni presso il Dipartimento di Colture Arboree. L'esperienza mi ha permesso di restare in un ambiente di ricerca per circa 12 mesi e sviluppare delle competenze in programmazione software, modellazione di problemi fisico-matematici e tecniche di sperimentazione che mi avrebbero aiutato nel futuro. Tra i risultati di maggior interesse segnalo la pubblicazione di un articolo [1] di fisiologia delle piante dove il mio contributo è stato quello di mettere a punto la macchina sperimentale per l'acquisizione dei segnali e la successiva rielaborazione statistica dei dati.

 

Anni 1998- 1999 : studi sulla struttura dei materiali

Attività di tesi di circa 1 anno in “Chimica Fisica dei Materiali Solidi” (prof. Nobili) presso il LAMEL (Laboratorio sui Materiali) del CNR di Bologna dove abbiamo messo a punto e ottimizzato il funzionamento di un acceleratore di particelle confrontando gli spettri energetici di urto di elettroni, positroni, protoni e ioni pesanti su più di 10 materiali per un totale di oltre 150 diverse sezioni d'urto analizzate. L'esperienza mi ha consentito di incontrare una realtà scientifica di primissimo piano, di operare su sistemi sperimentali estremamente complessi e di cominciare a conoscere i materiali.

 

Anni 1999- 2000 : introduzione alle tecniche di miglioramento della qualità

Alcuni mesi dopo la tesi (marzo 1999), ho vinto una borsa di studio di 18 mesi erogata dall'ENEA all'interno di un progetto europeo per attività di definizione di metodi/strumenti per l'ottimizzazione dei criteri di manutenzione di sistemi industriali a partire da dati di guasto e curve di affidabilità dei sottosistemi coinvolti. L'attività ha coinvolto varie aziende e centri di ricerca e ha portato alla realizzazione di una piattaforma integrata di gestione della manutenzione. L'esperienza mi ha consentito di entrare profondamente nel settore dell'affidabilità-sicurezza-manutenzione affrontandolo in tutti i suoi aspetti (dalla scomposizione funzionale degli impianti fino alla logistica di riparazione) e assumendolo come tema dominante delle mie successive attività di ricerca. Risultati di questo periodo sono gli articoli [2, 3, 4] e le prima attività di didattica universitaria presso l'Università di Modena-Reggio Emilia.

 

Anni 2001- marzo 2004 : sviluppo di strumenti per la previsione di affidabilità e sicurezza

A partire dal gennaio 2001 ottengo un dottorato presso il DIEM, Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni Meccaniche, Nucleari, Aerospaziali e di Metallurgia dell'Università di Bologna dove svolgerò prevalentemente la mia attività di ricerca. All'interno del dottorato, dal tema “Meccanica dei Materiali”, viene concordato un sottotema in“Affidabilità e Sicurezza delle Costruzioni Meccaniche” che mi permette di approfondire le tematiche di ricerca affrontate nel precedente periodo. Grazie al forte interessamento di alcune grandi aziende (prevalentemente FIAT e Magneti Marelli) verso le mie attività di ricerca, le tematiche di ricerca si sono rivolte rapidamente verso lo sviluppo di metodologie avanzate per il miglioramento di affidabilità di prodotti industriali ad alta numerosità (p. es. autovetture [5]). Le esigenze pratiche erano quelle di riuscire a prevedere il comportamento affidabilistico di componenti elettromeccanici stimandone i costi di garanzia per gli interventi di riparazione con un errore limitato anche in presenza di pochissime informazioni sui guasti [6].

 

Dopo aver definito e testata (con Matematica) la metodologia di stima [8], la mia attività è stata quella di scrivere un software user-friendly (nome commerciale LifePrev®) che attraverso un motore di calcolo Montecarlo consente di combinare opportunamente le informazioni a disposizione o rilevabili sperimentalmente [13] e simulare il reale comportamento affidabilistico dei componenti in circolazione. Il modello/software è stato testato da FIAT Group su 6 loro casi campione e, dopo aver confermato la miglior approssimazione fornita (resp. Mario Vianello, Responsabile FIAT per Metodi di Qualità ), accettato dalla Direzione FIAT come nuova metodologia di stima degli interventi/costi in garanzia.

La descrizione del metodo e della fase di validazione è descritta nella mia tesi di dottorato, dal titolo “Analisi di Affidabilità per Sistemi Automotive”, discussa ad aprile 2004

 

Anni 2004 – 2007 : definizione di una metodologia di miglioramento della qualità totale

Il successo del progetto LIFEPREV® ha spinto anche Magneti Marelli (del Gruppo FIAT) ad adottare la metodologia e utilizzarla per stimare l'affidabilità persino dei componenti venduti ad altre case automobilistiche. In particolare, tra il 2006 e il 2008 sono stati studiati componenti Marelli per motorizzazione diesel o benzina montati su differenti modelli tra cui FIAT Bravo/Punto/Nuova Punto, Volskwagen Polo/Golf, Volvo, Citroen Picasso ed altri ancora. Data la vicinanza geografica con l'azienda e gli ottimi rapporti che sono nati con il Responsabile di Qualità Prodotto (ing. S. Massimo), proprio in Magneti Marelli è stato possibile avviare un discorso più complesso di miglioramento totale della qualità che investisse non solo gli aspetti previsionali e riparativi, ma anche la progettazione e le prove di validazione. Ne è emersa una valida occasione per applicare le numerose indicazioni del moderno “Design For X” che hanno coinvolto, tra l'altro, le modalità di esecuzione delle prove [22], gli aspetti di simulazione delle prove di validazione [17], ottimizzazione geometrica dei sistemi mediante analisi FEM avanzate [18], fino alla rivisitazione di alcuni punti fondamentali sull'intera procedura di qualità della Magneti Marelli [19]. In una successione senza fine di collaborazioni, FIAT - Magneti Marelli hanno di fatto finanziato i miei successivi 5 anni di assegno di ricerca in progetti la cui ampiezza aumenta anno dopo anno.

 

Anni 2005 – 2008:  confronto con i risultati delle prove sperimentale

Tuttavia considerando come nessun reale avanzamento nella conoscenza scientifica possa avvenire senza un confronto continuo delle teorie e delle simulazioni con i risultati sperimentali, mi sono mosso verso la ridefinizione delle metodologie di valutazione dell'affidabilità mediante integrazione dei modelli di danneggiamento ricavati dalle prove sperimentali ed analisi statistiche dei dati di campo [21]. Di conseguenza, particolare cura si è dedicata agli aspetti sperimentali come, ad esempio, nella misura degli stati di deformazione nei materiali [10], nella valutazione dei rischi di errori associati ad esperimenti non correttamente eseguiti [12], nelle tecniche di valutazione della resistenza a fatica di componenti [14], fino alla realizzazione di attrezzature di prova fatte su misura per garantire il rispetto delle particolari condizioni di carico previste [20] oppure ai confronti approfonditi su sistemi complessi tra i risultati di simulazioni anche avanzate (es. urti dinamiche, instabilità di buckling) fornite dagli strumenti FEM a disposizione (Ansys e Catia) e le rilevazioni acquisibili sperimentalmente [23].

 

Anni 2008 – 2010: Acquisizione di competenze specifiche nella progettazione

Al fine di sfruttarne tutte le potenzialità degli strumenti previsionali sviluppati e di verificare gli eventuali limiti di impiego, la stessa metodologia di Total Quality Management è stata proposta e applicata su realtà industriali differenti quali, ad esempio, una fonderia di ghisa [24, 37, 52], la progettazione per l'incremento di affidabilità di macchine utensili [9, 15, 50, 62], il miglioramento di design di beni a largo consumo [16], la definizione concettuale e strutturale di una minicar a sicurezza accresciuta [11]. In queste attività è stato necessario confrontarsi sempre di più da vicino con le problematiche di progettazione delle strutture in condizioni molto spesso vicino ai loro limiti estremi di utilizzo [23, 58]. Di conseguenza è stato molto utile ed interessante soffermarsi a studiare le analogie e le differenze che sussistono tra le previsioni fornite dalla teoria classica della frattura e i resoconti delle osservazioni sperimentali relative alla nascita e alla propagazione della frattura in sistemi reali [16, 55].

 

Anni 2010 – 2012: Acquisizione di competenze specifiche nelle tecnologie di realizzazione

Ma molto spesso alla parte di progettazione costruttiva è stato necessario affiancare studi ed approfondimenti relativi ad aspetti di processo e di tecnologie produttive. In particolare mi sono trovato ad affrontare problematiche relative ai trattamenti superficiali (quali galvanica [25, 31, 33], verniciatura [26, 51], pallinatura controllata [60, 64, 67, 68, 70], pulitura meccanica [30, 56, 62]), ai trattamenti termici [34, 40, 70] e alle lavorazioni meccaniche (saldatura [49], lavorazione utensile [28, 29, 57, 61, 69], laser [41, 43, 45], taglio [59,]).

 

Anni 2013 – 2015 :

(in aggiornamento)