Attività formative e di ricerca

The course is designed for the training of PhD students in the field of industrial engineering. It provides an integrated overview of the fundamental aspects of high-pressure injection systems for internal combustion engines and gas turbines, with an extension to Fluid Power principles applied to the control of complex systems.

Given the scope and depth of the topics covered, the course is suitable for students pursuing both academic and industrial research. The main areas of focus include:

·        Basic and advanced knowledge of the functional characteristics of high-pressure injection systems for reciprocating engines and gas turbines.

·        Analysis of the dynamic behavior of electro-hydraulic and purely hydraulic injection systems; stability and dynamic response of integrated hydraulic systems.

·        Experimental techniques for injection rate characterization and spray diagnostics.

·        The impact of alternative/renewable fuels on injection system behavior.

·        Modeling of injection systems and components using both lumped parameter and 3D CFD approaches.

·        Advanced knowledge of hydraulic components under steady-state and dynamic conditions, including valves, actuators, accumulators, and control circuits.

·        Design skills for complex hydraulic systems, including applications in mechatronics and industrial automation.

Through the integration of theoretical knowledge, numerical modeling tools, and experimental techniques, students will acquire a solid foundation for studying, optimizing, and innovating injection and fluid power control systems in both automotive and industrial contexts.

Il corso consentirà all’Allievo di approfondire temi sulle misure di grandezze meccaniche e termiche variabili nel tempo. Verranno esaminate le caratteristiche dinamiche della strumentazione e dei sistemi di acquisizione automatica, assieme all’illustrazione dei principali linguaggi di programmazione per strumenti di misura. Verranno inoltre esaminate alcune problematiche connesse alle principali metodologie di misura e di analisi dei dati derivanti da misure dinamiche (forza, vibrazioni e accelerazione, pressione, ecc.)

Il corso consente all’Allievo di approfondire temi sulla qualità delle misure sperimentali, con particolare riferimento a grandezze fisiche di tipo meccanico e termico. In particolare, vengono richiamati i criteri per la selezione dei componenti della catena di misura, sulla base di un approccio integrato che tiene conto, oltre che delle caratteristiche metrologiche di maggior rilievo e dei principi di funzionamento dei dispositivi, anche della valutazione dei requisiti propri del contesto applicativo. Vengono esaminati aspetti e concetti generali in merito ai requisiti e alla gestione dei processi di misura e della conferma metrologica della strumentazione, insieme alla redazione di relazioni tecnico-scientifiche. Trova inoltre spazio l’illustrazione delle principali problematiche connesse al processo di taratura dei sistemi di misura, anche con riferimento a casi di studio appartenenti a contesti industriali e di ricerca applicata.

Il corso è finalizzato a descrivere il processo di sviluppo di un prodotto innovativo all’interno dei processi aziendali di gestione dell’innovazione. Si discutono i vari criteri di classificazione delle innovazioni e la dinamica dei processi di innovazione. Si descrivono le fasi del processo di sviluppo di un prodotto innovativo analizzando modalità di esecuzione, problematiche e rischi di ciascuna di esse, adottando un approccio sistemico e ponendo l’enfasi sul punto di vista manageriale-aziendale. Si conclude il corso con l’analisi di casi di studio ed esempi applicativi accennando anche alle problematiche specifiche della creazione di startup innovative.

Nel corso saranno illustrati i modelli più utilizzati per lo studio delle vibrazioni di piastre e gusci. Una volta introdotti gli elementi base di geometria differenziale di curve e superfici si esporranno le diverse ipotesi cinematiche che sono alla base delle differenti teorie (Kirchhoff-Love e Reissner-Mindlin). Tramite gli opportuni legami costitutivi si perverrà alle equazioni della dinamica dalle quali si calcoleranno modi, frequenze proprie e la risposta a un generico carico dinamico attraverso la tecnica dell’analisi modale.
In particolare verranno illustrate le applicazioni ai gusci più comunemente utilizzati come i gusci cilindrici, sferici e conici.

Il corso ambisce a fornire le basi per l’utilizzo di materiali plastici nei processi di lavorazione del fuso. Attenzione sarà, in particolar modo, posta sulle tecniche di preparazione di compound con sistemi bivite corotante. Saranno, inoltre, affrontate con approccio sperimentale le principali tecniche di lavorazione del compound con enfasi sui processi di estrusione e stampaggio. Infine, si introdurranno gli studenti all’impiego delle principali tecniche di caratterizzazione termo-meccaniche di semilavorati e dei prodotti finiti in plastica ingegnerizzata.

A partire da specifiche prestazionali e da vincoli prestabiliti di progetto, si discuterà il dimensionamento ottimizzato di turbomacchine operanti con tali fluidi, si affronterà l’analisi delle stesse in condizioni di fuori progetto. Inoltre, sarà affrontato il tema della regolazione della macchina e delle sue caratteristiche di funzionamento ai carichi parziali.

Il corso consta in ore frontali di insegnamento in aula e di attività di laboratorio di carattere numerico che lo studente svolgerà in base ad uno specifico caso studio assegnato..

Il corso affronta in modo integrato i temi dell’efficienza energetica e del comfort termoigrometrico, con particolare attenzione agli edifici esistenti, i quali rappresentano una sfida strategica per la sostenibilità energetico-ambientale del settore edilizio. La riqualificazione del costruito richiede interventi compatibili con le caratteristiche architettoniche e costruttive degli edifici, basati su un’anamnesi tecnica accurata del sistema edificio-impianto. Il corso presenta le principali tecniche diagnostiche strumentali non distruttive attualmente disponibili per l’analisi in situ: il metodo termoflussimetrico e il metodo termometrico per la misura della trasmittanza termica di componenti edilizi e la termografia a raggi infrarossi per l’individuazione di ponti termici e anomalie. D’altro canto, sarà dedicata attenzione alla valutazione del comfort termoigrometrico degli ambienti interni, attraverso il monitoraggio di parametri microclimatici (temperatura, umidità relativa, velocità dell’aria). L’obiettivo è fornire ai partecipanti strumenti teorici e pratici per integrare efficienza energetica e benessere ambientale all’interno di una visione sostenibile della riqualificazione.

-biomass and biofuels: feedstock and conversion technologies

– analysis of the fuel characteristics in the frame of their employment; biodiesel blends

– study of the combustion process with a focus on performance, pollutants formation and noise emission

– analysis of the effect of engine operative conditions

– aftertreatment systems for the environmental impact

Introduction to Micro and Nano Technology. Properties of Silicon. Anisotropic characteristics at the macro and mesoscale. Generalized Hooke’s Law. Mesoscopic physics from Classic to Quantum Physics. Survey on the new materials, technologies and experimental facilities in Nanotechnology.

MEMS and compliant mechanisms. The pseudo-rigid body equivalent mechanism (PREM). The center of relative rotation between two adjacent pseudo-rigid bodies. Large deflections analysis of constant-curvature cantilever beams. Position of the pole of the displacement: numeric and closed-form solutions. The new CSFH (Conjugate-Surfaces Flexure Hinge).

MEMS Applications. Performance analysis, construction, design rules, tribological problems in silicon MEMS. Sensors: Capacitive, Optical, Piezoresistive, Piezoelectric, Compliant structure. IMU and sensor fusion. Actuators: Thermal, Electrostatic, Piezoelectric, Magnetic. Harvester, fluidic MEMS, Microvalves, Micropumps, Microgrippers, Gyroscopes, and in general Micromechanisms. Microfluidics applications: breakdown of continuum theory in fluidics, the no-slip and slip condition, slip in liquids, forces at interfaces, mixing, stirring and diffusion in low Reynolds number Fluids, implementing micromixers, fluid propulsion, electrokinetic effects, micofluidics components and applications. Energy harvesters: basic related physical considerations, the main components of an energy harvester: energy capturer, transducers (electromagnetic, piezoelectric, electrostatic), power conditioning, energy storage; application areas.

NEMS Applications. Nanodevices. Doubly clamped CNT based resonator and other nanodevices. NEMS fabrication approaches: top-down and bottom up. Surface micromachining. Self-assembly. CNT synthesis methods. Basic properties of NEMS. NEMS attributes: Q and Operating power levels. Single CNT-based transducers and their applications.

Il corso si prefigge l’obiettivo di fornire le metodologie per l’individuazione delle cause di rottura di componenti meccanici, in particolar modo in ambito automobilistico. Dopo una breve introduzione sui tipi di rotture che si possono presentare nei principali componenti utilizzati in ambito automobilistico, si analizzeranno le principali cause di rotture meccaniche. Attraverso lo studio di esempi pratici, verranno illustrare le principali metodologie da seguire per una ricostruzione sistematica delle cause di rottura. In ambito automobilistico questa analisi può risultare utile nello stabilire se un componente abbia ceduto a causa di un incidente o, viceversa, se la sua rottura sia stata la causa del sinistro. Un’ultima parte del corso è dedicata ai principali sistemi di diagnosi che possono essere di ausilio nello studio proposto

Nel Corso in questione si insegna nel dettaglio ad utilizzare nei propri progetti il metodo BIM, ovvero la rappresentazione digitale parametrica delle caratteristiche fisiche, tecniche e funzionali relative al sistema edificio-impianti dalla diagnosi energetica, al dimensionamento , rappresentazione fino al suo ciclo di vita. Il corso ha l’obiettivo di avviare lo studio di fattibilità, il dimensionamento e le progettazione degli impianti in modalità BIM multidisciplinari. Partendo dalla collaborazione interdisciplinare, passando attraverso l’organizzazione di modelli aggregati e federati, il manuale affronta il workflow professionale per produrre i modelli BIM delle tre sottodiscipline – impianti meccanici (HVAC), idraulici ed elettrici – ricavandone le basi dai progetti architettonici.

Nuclear medicine is the use of radionuclides in medicine for diagnosis, staging of disease, therapy and monitoring the response of a disease process. it is also a powerful translational tool in the basic sciences, such as biology and in pre-clinical medicine. Developments in nuclear medicine are driven by advances in this multidisciplinary science that includes physics, chemistry, computing, mathematics, pharmacology and biology.

The course will provide basic elements of nonlinear theory of elasticity and an overview of applications with the finite-element method. Course content: Introduction to the general theory of elasticity. Variational formulation for hyperelastic materials and Material Indifference Principle Isotropic nonlinear elasticity. Rivlin-Ericksen representation Theorem. Homogeneous deformations on a prismatic solid. Materials with internal constraints. Traction of an incompressible bar. Rivlin’s cube. Inflation of a hollow sphere. Wrinkling and instability occurring in an elastic halfspace. Some of these examples will also be treated using the finite element method

The course blends theoretical foundations with hands-on experimentation. During the course, participants will practically implement and experimentally test the presented control algorithms using real-time Hardware-in-the-Loop (HIL) systems and LabVIEW-based control platforms, including NI CompactRIO, Typhoon HIL, and OPAL-RT.

Students will gain practical skills in developing and testing real-time control applications for power electronics and drives, using model-based design workflows and cutting-edge tools. The course also explores best practices in code efficiency, target-specific development (FPGA, real-time processors), and modular software architectures for advanced converter systems and drives. Key practical components include:

• Overview of HIL testing platforms: OPAL-RT, Typhoon HIL, and NI CompactRIO
• Closed-loop testing methodology and setup
• Interfacing controller code with virtual plant models

Hands-on HIL testing for power electronic converter topologies and electric drives