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Lorenzo Donati

Professore associato

Dipartimento di Ingegneria Industriale

Settore scientifico disciplinare: ING-IND/16 TECNOLOGIE E SISTEMI DI LAVORAZIONE

Temi di ricerca

  1. Monitoraggio, analisi e simulazione di processi di deformazione plastica
  2. Monitoraggio, analisi, simulazione ed ottimizzazione del processo di estrusione di leghe leggere
  3. Benchmark di software FEM per la modellazione del processo di estrusione
  4. Previsione dell'evoluzione della microstruttura durante processi di deformazione plastica di leghe leggere
  5. Previsione della vita utile di utensili per la deformazione plastica dei materiali
  6. Monitoraggio ed analisi di processi per la produzione di manufatti in materiali compositi
  7. Simulazione di processi di Vacuum Infusion
  8. Applicazione di fibre ottiche per il monitoraggio di deformazioni di componenti in materiali compositi
  9. Studio dei cicli termici sulle proprietà meccaniche dei materiali CFRP


Tema 1: Monitoraggio ed analisi di processi per la produzione di manufatti in materiali compositi
All'interno del laboratorio Masterlab della seconda facoltà di ingegneria è prevista un'attività di analisi e monitoraggio dei processi produttivi di manufatti in materiale composito CFRP e GFRP. Alcune attività verranno svolte in collaborazione con aziende che costruiscono manufatti in fibre di vetro o carbonio con resina epossidica/poliestere/vinilestere, con fibra secca o umida o pre-impregnata in vuoto o autoclave. L'attività prevede un piano sperimentale di prove per l'analisi dell'influenza dei principali parametri di processo (grado di vuoto, temperatura, tempo di cura, umidità) ed una loro correlazione con la resistenza dei prodotti ottenuti (in particolare alberi in carbonio per applicazioni nautiche di tipo agonistico).

Tema 2: Monitoraggio, analisi e simulazione di processi di deformazione plastica
All'interno di questa tematica, in stretta collaborazione con aziende manufatturiere del settore, verranno realizzate attività inerenti i processi di deformazione plastica di metalli, in particolare attività di monitoraggio di processi industriali, di simulazione dei medesimi e di caratterizzazione dei prodotti finali al fine di ottimizzare il ciclo di fabbricazione dei prodotti finali.

Tema 3: Monitoraggio analisi e simulazione del processo di estrusione di leghe leggere
Tale attività viene svolta dal sottoscritto da diversi anni ed è frutto di numerose pubblicazioni sull'argomento: consiste nell'analizzare, simulare e monitorare processi di estrusione di leghe leggere al fine di ottimizzare la progettazione della matrice per massimizzare le proprietà meccaniche ed estetiche dei profili prodotti. All'interno di questa tematica rientrano i tre sottoargomenti di ricerca specifici:
Tema 4: Benchmark di software FEM per la modellazione del processo di estrusione
Tema 5: Previsione dell'evoluzione della microstruttura durante processi di deformazione plastica di leghe leggere
Tema 7: Previsione della vita utile di utensili per la deformazione plastica dei materiali
Tali attività sono condotte in stretta collaborazione con l'Università di Dortmund, di Delft, l'Università di Padova e l'università della Calabria assieme ad Aziende Europee ed Italiane

Tema 4: Benchmark di software FEM per la modellazione del processo di estrusione
Tale attività prevede l'organizzazione di un congresso biennale "Extrusion Workshop and Benchmark" nella quale software house mondiali confrontano il risultato delle simulazioni dei loro codici con sperimentazioni accuratamente progettate e monitorate realizzate da noi in collaborazione con l'Università di Dortmund. Per effettuare tale attività una lunga e laboriosa messa a punto della sperimentazione deve essere realizzata ed inoltre è necessario essere in grado di utilizzare ed ottimizzare tutti i codici FEM disponibili sul mercato onde consentire una sperimentazione atta a valorizzare e valutare tutti gli aspetti inerenti la simulazione.

Tema 5: Previsione dell'evoluzione della microstruttura durante processi di deformazione plastica di leghe leggere
Consiste nella realizzazione di idonee prove su leghe di alluminio di interesse industriale a differenti velocità di deformazione e temperature per valutare le modalità di evoluzione della microstruttura fino alla formazione del “Peripheral coarse grain (PCG)” ossia una crescita anormale del grano in manufatti prodotti in leghe di alluminio per deformazione plastica a caldo; l'attività prevede di realizzare una serie di provini deformati a caldo in differenti condizioni di deformazione, velocità di deformazione e temperatura in modo da discretizzare il fenomeno, sui provini verrà quindi realizzata un'analisi della microstruttura, ed i risultati ottenuti permetteranno un'implementazione in codici FEM della previsione dell'evoluzione della microstruttura ed in particolare del PCG. E' prevista infine un' estensione dei risultati a profili estrusi industriali. Tale attività è condotta in collaborazione con l'Università di Dortmund (DE), di Delft (NL) e di Lehigh (USA) ed in italia con l'Università Politecnica delle marche e con il Dip. SMETEC dell'Università di Bologna.

Tema 6: Tecniche di giunzione innovative di leghe leggere e materie plastiche
Tramite idonea sperimentazione si intende progettare, realizzare ed ottimizzare una tecnologia innovativa per la realizzazione di differenti tipologie di giunzione fra profili estrusi e lamiere in leghe leggere basata sulla metodologia denominata Friction Stir Welding (FSW);in particolare si intende unire con un'unica passata di saldatura due lamiere ed un profilo estruso realizzati eventualmente in leghe leggere differenti. I giunti così prodotti verranno caratterizzati tramite prove statiche, dinamiche e di corrosione. Tale tecnica di giunzione (FSW) verrà inoltre applicata alla realizzazione di giunti fra fogli di materiale plastico (polipropilene, policarbonati, PVC, PET, etc.). L'attività prevede il disegno degli utensili, la realizzazione delle giunzioni e la loro caratterizzazione tramite prove statiche ed eventualmente dinamiche. Attività realizzata in collaborazione con il gruppo di strutture aerospaziali della seconda facoltà di Ingegneria.

Tema 7: Previsione della vita utile di utensili per la deformazione plastica dei materiali
Tramite tale attività si intende valutare il comportamento a caldo di acciai per stampi e matrici che lavorano a temperature prossime ai 600°C. Verranno investigati i fenomeni di creep e di fatica a basso numero di cicli ma in temperatura, onde individuare leggi che correlino la sollecitazione sulla matrice con la deformazione permanente correlata. Tale attività è condotta in collaborazione con l'Università di Delft e l'azienda Compes.