Tecnologie
Misure ad alta precisione per soddisfare le esigenze di produzione
Le tecnologie avanzate del progetto SURFUND vanno al di là delle attuali tecniche d'avanguardia della metrologia, la scienza della misurazione applicata alla produzione e ad altri processi industriali. Negli ultimi anni, le superfici a forma libera vengono fabbricate di frequente e vengono utilizzate in una vasta gamma di prodotti. Spesso è difficile garantire una buona qualità di fabbricazione e dati i requisiti imposti dal continuo sviluppo tecnologico, la necessità di rendere e misurare queste superfici ad altissima precisione è sempre più importante.
Le tecnologie avanzate del progetto SURFUND vanno al di là delle attuali tecniche d'avanguardia della metrologia, la scienza della misurazione applicata alla produzione e ad altri processi industriali. Negli ultimi anni, le superfici a forma libera vengono fabbricate di frequente e vengono utilizzate in una vasta gamma di prodotti. Spesso è difficile garantire una buona qualità di fabbricazione e dati i requisiti imposti dal continuo sviluppo tecnologico, la necessità di rendere e misurare queste superfici ad altissima precisione è sempre più importante.
Il Prof. Xiangqian Jiang ha accettato la sfida e utilizzando modelli matematici, ha esplorato nuove basi e principi per la misurazione e la caratterizzazione di superfici non planari a livello di nano-precisione. Jiang è riuscita a progettare strumenti nanometrici precisi che possiedono qualità senza contatto e alta velocità, sono facili da usare e possono essere prodotti a costi accessibili.
Processi, sensori e strumenti sviluppati nel corso di questo progetto hanno applicazioni per molti prodotti (ad esempio, celle fotovoltaiche flessibili, stampabili elettronici,. schermi piatti, concentratori solari), nonché nei settori automobilistico, aerospaziale, dei semiconduttori, bio settore degli imballaggi, nella bio-ingegneria e nel food packaging.
Il trasferimento di tecnologia è già avvenuto attraverso brevetti e forte cooperazione con le industrie. A questo scopo, il Prof. Jiang, supportato da un prototipo del progetto EMINSTR ha lanciato l'ottimizzazione tecnica, la progettazione del prototipo e la licenza tecnologica per portare finalmente sul mercato 3 strumenti: l'interferometro a scansione di lunghezza d'onda (NWSI), l'interferometro a luce bianca incanalata (WLCSI), e l'interferometro a riferimento disperso (DRI).
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Produrre e imparare dalla natura
Tradizionalmente, i prodotti industriali usano prodotti petrolchimici e carburanti fossili come materiali di partenza. Questi poi subiscono complessi processi chimici-energetici. Ora la scienza è a caccia di alternative naturali: ricercatori e industria hanno unito le forze per trovare nuovi processi eco-fiendly, convertendo della biomassa, in nuovi ingredienti per i prodotti industriali come una colla a base biologica.
Tradizionalmente, i prodotti industriali usano prodotti petrolchimici e carburanti fossili come materiali di partenza. Questi poi subiscono complessi processi chimici-energetici. Ora la scienza è a caccia di alternative naturali: ricercatori e industria hanno unito le forze per trovare nuovi processi eco-fiendly, convertendo della biomassa, in nuovi ingredienti per i prodotti industriali come una colla a base biologica.
Il progetto BIO-MIMETIC ha creato e sviluppato processi per la trasformazione di materie prime di biomassa per fornire soluzioni che rispettino l'ambiente e che siano competitive dal punto di vista ambientale ed economico. Ad esempio il team ha convertito lignina da biomassa in additivi ad alto valore aggiunto per i prodotti per la casa e cosmetici utilizzando approcci biotecnologici.
Tutto parte da un polimero, che è una molecola complessa concatenata, costituita da più elementi ripetuti che conferiscono proprietà strutturali specifiche, come forza o elasticità. Per testare il potenziale dell'utilizzo di lignina nello sviluppo di polimeri, i ricercatori hanno estratto lignina da diverse fonti naturali, come la canna da zucchero, mais, grano, paglia di riso, e gli avanzi della silvicoltura.
Gli enzimi sono stati poi utilizzati per modificare la molecola lignina, ed i ricercatori hanno utilizzato questi componenti modificati per formare molecole diverse con nuove proprietà chimiche. Sono state utilizzate quindi reazioni enzimatiche, piuttosto che solventi organici.
Gli enzimi sono stati poi utilizzati per modificare la molecola lignina, ed i ricercatori hanno utilizzato questi componenti modificati per formare molecole diverse con nuove proprietà chimiche. Sono state utilizzate quindi reazioni enzimatiche, piuttosto che solventi organici.
L'approccio del progetto - che utilizza materiali basati solo su biomassa - è stato sostenuto da analisi lungo il ciclo di vita, per valutare la sostenibilità ambientale dei nuovi biopolimeri. "Questi materiali reggono bene il confronto con materie prime petrolchimiche", osserva partner del progetto Laurence Stamford dell'Università di Manchester. "La fase successiva è quella di aumentare progressivamente e raccogliere dati relativi alla produzione su larga scala."
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Nanotubi di carbonio: verso la strada della commercializzazione
Più forte dell'acciaio, può condurre elettricità meglio del rame e calore meglio dei diamanti: queste sono alcune delle caratteristiche dei nanomateriali di carbonio. Noto anche come grafene, i nanotubi di carbonio (CNT) mostrano queste proprietà - che offrono anche un grande vantaggio: possono essere prodotti in grandi quantità.
Più forte dell'acciaio, può condurre elettricità meglio del rame e calore meglio dei diamanti: queste sono alcune delle caratteristiche dei nanomateriali di carbonio. Noto anche come grafene, i nanotubi di carbonio (CNT) mostrano queste proprietà - che offrono anche un grande vantaggio: possono essere prodotti in grandi quantità.
Il Prof. Michael De Volder ora esplora nuovi modi per produrre dispositivi basati su nanotubi di carbonio con caratteristiche ottimali, aprendo la strada per il loro uso commerciale. Mentre il grafene è stato isolato per la prima volta a Manchester nel 2004, i nanotubi di carbonio (CNT) sono sotto ricerca dal 1990. Questi cilindri di uno o più strati di grafene sono già utilizzati nel campo delle nanotecnologie, elettronica, ottica e scienza dei materiali.
De Volder mira a sviluppare nuove tecnologie per organizzare CNT in assemblati, sovrastrutture gerarchiche che conservano le loro proprietà eccezionali. Sviluppata nel progetto HIENA, la tecnica viene utilizzata per rendere le superfici biomimetiche intelligenti, anche usata per microsensori chimici e batterie.
Il suo team riunisce ingegneri, chimici, fisici e scienziati per guardare il processo su diverse scale: da materiale di sintesi e di superficie chimica a scala nanometrica, per la forma e la struttura del materiale a microscala, fino alla scala più grande: cioè come integrare i CNT in dispositivi 3D fatti in carbonio.
Il team è già riuscito a produrre superfici microstrutturate con caratteristiche modulabili come la rigidità o la forza. Per fare ciò, provocano nei CNT una flessione man mano che crescono, riuscendo a creare forme complesse controllabili in 3D. Questi composti sembrano poter replicare anche proprietà idrorepellenti o adesive, mimando le pelli animali e le fibre vegetali.
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Aeroporti più sicuri grazie alla biomimica
Il progetto SNIFFER sta cercando di rendere gli aeroporti e zone di confine più sicure e sta utilizzando la cosiddetta "biomimica" per rendere la rilevazione e l'analisi di odori di persone, sostanze illegali e in particolare degli esplosivi più efficiente.
Il progetto SNIFFER sta cercando di rendere gli aeroporti e zone di confine più sicure e sta utilizzando la cosiddetta "biomimica" per rendere la rilevazione e l'analisi di odori di persone, sostanze illegali e in particolare degli esplosivi più efficiente.
Parlando di sicurezza aeroportuale, i cani sono indubbiamente lo 'strumento' più efficace, ma la loro formazione è limitata ad una piccola selezione di odori specifici.
Il loro fiuto infatti è spesso coadiuvato con dispositivi tecnici come spettrometri di mobilità ionica (IMS), che vengono utilizzati per separare e identificare molecole ionizzate in aria, molto utili per rilevare narcotici ed esplosivi.
Il progetto SNIFFER ha affrontato la questione da un altro punto di vista, ovver con l'impiego di tecnologie all'avanguardia centrate su una nuova generazione di biosensori olfattivi, che utilizzano proteine normalmente presenti nel muco nasale di mammiferi, nonché sulle antenne di alcuni insetti.
I sensori "sono odorant-binding proteins (OBP) che catturano le molecole odoranti e quindi le trasportano ai recettori olfattivi", spiega Emmanuel Scorsone, coordinatore di progetto per conto delll' Energie Alternative Commission (CEA). I ricercatori hanno anche in un secondo tipo di proteine - le 'major urinary proteins' (MUP); si trovano in molti animali, contengono una grande quantità di informazioni e svolgono un ruolo importante nella comunicazione chimica tra gli animali.
Insieme le OBP e le MUPS - che possono essere geneticamente sintonizzate per legare diverse classi di composti chimici - possono costituire dei sensori: il progetto ha prodotto prototipi di sniffer artificiali altamente efficaci, flessibili e portatili dedicati all'individuazione di esplosivi. In questi sniffer, biosensori di base altamente specializzati sono disposti in array per cercare di coprire un ampio spettro di odori che vengono analizzati utilizzando l'elaborazione intelligente dei dati.
"Una delle sfide principali è stata quella di raccogliere campioni da un ambiente molto complesso", spiega Scorsone. "Stiamo cercando di individuarli in piccole concentrazioni contro uno sfondo di varie sostanze chimiche, dove abbiamo gli odori dai negozi duty-free, carburante per aeromobili ecc."
Test in condizioni di vita reale con esplosivi reali all'aeroporto di Atene hanno permesso a SNIFFER di sfidare l'attuale tecnologia di sicurezza aeroportuale. "Non siamo ancora pronti per lo sfruttamento industriale, ma è stato sufficiente per dimostrare la fattibilità del concetto.", riferisce Scorsone.
Test in condizioni di vita reale con esplosivi reali all'aeroporto di Atene hanno permesso a SNIFFER di sfidare l'attuale tecnologia di sicurezza aeroportuale. "Non siamo ancora pronti per lo sfruttamento industriale, ma è stato sufficiente per dimostrare la fattibilità del concetto.", riferisce Scorsone.
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Una fusoliera propulsiva per gli aerei del futuro
Un innovativo concetto di velivolo è stato sviluppato dal progetto DisPURSAL, che si ripromette di rendere il trasporto aereo iù efficiente, meno inquinante e non disimile dagli attuali disegni di energia. Lo scopo principale della ricerca è stato quello di studiare l'applicazione pratica della propulsione distribuita e le implicazioni dell'utilizzo di architetture di alimentazione ibrida, vale a dire le architetture che combinano diverse fonti di energia.
Un innovativo concetto di velivolo è stato sviluppato dal progetto DisPURSAL, che si ripromette di rendere il trasporto aereo iù efficiente, meno inquinante e non disimile dagli attuali disegni di energia. Lo scopo principale della ricerca è stato quello di studiare l'applicazione pratica della propulsione distribuita e le implicazioni dell'utilizzo di architetture di alimentazione ibrida, vale a dire le architetture che combinano diverse fonti di energia.
"DisPURSAL ha osservato varie configurazioni e morfologie di aeromobili", spiega Mirko Hornung, direttore esecutivo della ricerca di Bauhaus Luftfahrt, l'organizzazione che ha coordinato il progetto. Rispetto queste analisi, il consorzio ha selezionato 2 concetti molto convincenti da portare avanti.
"Uno di questi è la fusoliera propulsiva, che dispone di un ventilatore installato nella fusoliera posteriore, spiega Hornung. Questo propulsore andrebbe ad integrare i motori sotto all'ala, che potrebbero quindi essere più piccoli. "Un vantaggio di questo approccio è che il layout generale del veicolo proposto è simile a quello di aerei esistenti", aggiunge il suo collega Bauhaus Julian Bijewitz.
Il secondo concetto riguarda un tipo radicalmente diverso di parte: un cosiddetto organismo ibrido-ala, in cui l'ala e la fusoliera si fondono in una forma continua. In questo concetto alternativo, più propulsori sono installati sul corpo dell'aeromobile.
Il secondo concetto riguarda un tipo radicalmente diverso di parte: un cosiddetto organismo ibrido-ala, in cui l'ala e la fusoliera si fondono in una forma continua. In questo concetto alternativo, più propulsori sono installati sul corpo dell'aeromobile.
Entrambi i concetti sono basati sullo stesso principio di base: si ri-energizza l'aria per produrre la spinta, per mezzo di principi conosciuti come lo "strato limite di ingestione" e il "riempimento scia". "Lo strato limite che viene ingerito è l'aria immediatamente circostante al velivolo. Dato che scorre in tutto il piano di volo, l'aria viene rallentata rispetto al veicolo dal suo contatto con la struttura, causando resistenza aerodinamica", sostiene Arne Seitz di Bauhaus Luftfahrt.
I motori convenzionali devono lavorare duro per compensare questo fenomeno. "L'idea è quella di aggiungere energia locale sul retro della fusoliera, dove l'aria si muove lentamente. In questo modo, è possibile mantenere la spinta necessaria, riducendo la velocità del motore a getto, che aiuta a ridurre al minimo le perdite in scia degli aeromobili.", aggiunge Seitz.
Il sistema DisPURSAL si aspetta di ridurre il consumo di carburante in volo di circa il 10%, ed è probabile che sia in uso entro il 2035. Rispetto agli aerei tipici nel 2000, il risparmio potrebbe ammontare a quasi 40%: questi risparmi energetici si tradurrebbero in minori emissioni di CO2. Il progetto si è concluso nel mese di gennaio 2015, e il consorzio sta ora esaminando i modi per portare avanti questa innovazione.
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RCMS: il nuovo sistema di stoccaggio di container e merci
Il progetto RCMS sta valutando l'implementazione di un nuovo sistema di gestore robotico di container in una serie di porti europei con spazio limitato. L'obiettivo è quello di risparmiare sui costi e ottenere l'efficienza operativa lungo la catena di rifornimento di trasporto, attraverso densità di storage senza pari e l'accesso diretto a ogni contenitore allo stesso tempo.
"RCMS è un sistema di parcheggio robotizzato in grado di gestire in modo efficiente più contenitori per metri quadrati rispetto ai sistemi di movimentazione tradizionali", spiega il coordinatore del progetto Alexio Picco da Circle, Italia. "Il nuovo sistema fornisce anche risposte ottimali e adattabili alle esigenze delle compagnie di navigazione e operatori di terminali di porta, così come per le aziende camion e dei treni."
Prendendo in considerazione le esigenze di tutta la catena di rifornimento di trasporto, RCMS può ridurre i tempi di gestione tra lo scarico dei container da una nave in entrata e mettere questi su camion e treni per la consegna finale. Questo significa un minor numero di contenitori impilabili in porto, meno congestione del traffico in ed intorno a porti e una riduzione del consumo energetico e delle emissioni.
Per sostenere che il sistema funziona e che è conveniente, il progetto sta conducendo una dettagliata simulazione in 2 terminali di trasporto a Danzica e a Capodistria in Slovenia - mentre i nuovi strumenti software progettati per raggiungere l'efficienza operativa sono in fase di sperimentazione in altri terminali.
I risultati di queste simulazioni hanno permesso al team di valutare le prestazioni RCMS e di compararle con altre tecnologie di manipolazione di container (un sistema di gru su gomma ad azionamento manuale RTG e un sistema di gru automatico su griglia), in termini di efficienza, affidabilità, capacità ed inquinamento.
RCMS ha ricevuto buone valutazioni per il grado di innovazione, costo del lavoro, la sicurezza, densità di storage, la produttività e il livello di servizio, così come le emissioni di rumore e gas di scarico. Il progetto RCMS si concluderà nel 2017.
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Dal design alla produzione con un click del mouse
Il "cloud manifaturing" è un set-up che consente un accesso universale on-demand e conveniente di un pool condiviso di risorse produttive (strumenti software, attrezzature e capacità).
Il progetto CAPP-4-SMEs va oltre ciò: unisce infatti pianificazione aziendale e progettazione del prodotto con un metodo innovativo di lavorazione, dal processo di taglio di una materia prima in una forma finale. Al centro del progetto c'è il Cloud-based Distributed Process Planning (Cloud-DPP) - un sistema di pianificazione on-line che raccoglie informazioni in tempo reale sulla disponibilità di macchine e strumenti disponibili, nonché indicazioni sul design.
Questa formula è particolarmente utile per le Pmi in quanto possono entrare in affari con altre imprese per guadagnare competenze specialistiche che non hanno nella propria azienda. Durante i periodi più affollati l'azienda può trovare un sostegno supplementare, mentre in periodi di quiete può esternalizzare le proprie risorse, come ad esempio macchine, robot e monitor.
Wang Lihui dello Sweden’s Royal Institute of Technology, coordinatore di progetto, spiega come una Pmi può essere un consulente di progettazione del prodotto e del processo di pianificazione, mentre un'altra Pmi, può possedere un'officina: il cloud manifacturing le unisce, promuovendo l'innovazione del prodotto.
Il linguaggio di programmazione utilizzato oggigirorno dall'industria (G-code) comanda ad una macchina di eseguire una funzione, ma manca di flessibilità; non può infatti impartire istruzioni alternative se gli strumenti necessari non sono disponibili.
"Le informazioni fornite da macchine collegate in rete sulla disponibilità e condizioni vengono raccolte in tempo reale, attraverso un cloud per il processo decisionale, in modo che le macchine possano adattarsi a cambiamenti," dice Wang, che prevede inoltre un sistema "pay-as-you-go" per l'accesso ai servizi on-line.
Per massimizzare l'impatto del progetto, i ricercatori hanno in programma di estenderlo alla stampa 3D e all'assemblaggio di componenti del settore aerospaziale e automotive.
Per massimizzare l'impatto del progetto, i ricercatori hanno in programma di estenderlo alla stampa 3D e all'assemblaggio di componenti del settore aerospaziale e automotive.
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Nanostrutture funzionali per la plastica - una svolta per la produzione
PLAST4FUTURE ha sviluppato stampi in grado di incorporare nanostrutture sulla superficie di parti in plastica. Questa innovazione potrebbe aiutare le case automobilistiche e le altre industrie che utilizzano questi materiali a migliorare i loro processi di produzione e dei prodotti e a promuovere la competitività.
"Una parte della macchina come le luci antinebbia possiedono proprietà anti-riflesso grazie al rivestimento in un film chimico, ma è costoso e svanisce", spiega Anders Kristensen, coordinatore del progetto di PLAST4FUTURE e professore presso l'Università Tecnica della Danimarca.
"Quello che abbiamo fatto è di raggiungere la stessa funzionalità, applicando nanostrutture direttamente sulla superficie di questa parte attraverso lo stampaggio avanzato ad iniezione plastica, eliminando la necessità di applicare un ulteriore rivestimento."
Inoltre i produttori sono in grado di utilizzare le nanostrutture per la colorazione della plastica, senza la necessità di aggiungere pigmenti o pellicola. PLAST4FUTURE ha potuto dimostrare che la plastica può essere stampata a iniezione, in modo tale che la luce venga riflessa dalla superficie nanostrutturata per dare un colore particolare. Questo significa che la colorazione è stata ottenuta durante la produzione della parte in plastica.
"L'innovazione è stata realizzata lungo tutta la catena del valore, a cominciare con gli strumenti di stampaggio ad iniezione di acciaio impiegati nella fabbricazione di plastica", dice Kristensen. "L'industria dei semiconduttori è da anni utilizzata per aggiungere funzionalità alle superfici di silicio. Il progetto ha preso questo come punto di partenza e ha adattato i semiconduttori alla tecnologia di incisione per modellare oggetti di plastica".
Uno degli obiettivi principali del progetto è quello di creare la domanda di stampi nanotecnologici avanzati. Il progetto segue anche la filosofia di produzione "craddle to craddle" - con nanostrutture che rendono i prodotti e le parti più facili da riciclare.
Ora il consorzio sta guardando al futuro: "Adesso lo scopo di questo è portare il nostro progetto al livello successivo, combinando materiali plastici e compositi al fine di offrire prodotti reali e parti di automobili", dice Kristensen.
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Elettronica high-tech alla ricerca di vita nello spazio
L'esplorazione del sistema solare presenta regolarmente nuove scoperte. Successi recenti includono le sonde della NASA hanno trovato nuove prove per flusso libero dell'acqua e organismi in passato su Marte - e le sonde Alba e New Horizon promettono di inviare rivelarci ancora di più sui Cerere e Plutone.
Tali sonde esplorative hanno bisogno di sensori altamente precisi per raccogliere dati per gli scienziati. Il progetto TeraComp ha sviluppato un nuovo "ricevitore terahertz" che potrebbe aiutare a rilevare tracce di vita nello spazio - soprattutto se verrà utilizzato per la missione per le lune di Giove dall'ESA, nel 2022.
"Se l'Europa sta per inviare gli strumenti nello spazio, deve essere l'Europa a essere in grado di produrre quelle tencologie chiave", afferma Jan Palo, responsabile del progetto presso la Chalmers University of Technology, Gothenburg, Svezia.
"Abbiamo sviluppato un ricevitore all'avanguardia che opera a 557gigahertz per la spettroscopia molecolare in applicazioni scientifiche spaziali...Stiamo parlando di lunghezze d'onda sub-millimetriche", spiega Palo, a frequenze comprese tra microonde e infrarossi. "Molte molecole hanno spettri di assorbimento in questa gamma - come acqua, ossigeno, anidride carbonica - sostanze che gli astronomi stanno cercando.
Il team si è concentrato sullo sviluppo di diodi Schottky - dispositivi per rilevare e ricevere segnali ad alta frequenza e ha anche lavorato per integrare circuiti complementari, quali un oscillatore locale in un unico ricevitore. Ciò ha permesso di spingere la risposta alla frequenza più alta possibile e ottimizzare i componenti in modo che funzionino bene insieme.
Il risultato finale è un ricevitore compatto e leggero con buone prestazioni sulla gammma dell'acqua". Lo strumento può anche essere utilizzato in satelliti meteorologici (METOP), che misurano il contenuto di acqua in un'atmosfera per previsioni meteo e per monitorare l'inquinamento / riscaldamento globale.
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Gli impianti cocleari - il suono dell'innovazione
Secondo stime dell'OMS, 360 milioni di persone nel mondo soffrono di perdita dell'udito. Gli impianti cocleari possono soppiantare gli apparecchi acustici, che a volte possono offrire poco o nessun beneficio: HEAR-UE sta lavorando ad una tecnologia di imaging ed un software per la pianificazione chirurgica per rendere prevedibile ed efficace la chirurgia implantare per il paziente.
Un impianto cocleare è un piccolo dispositivo, costituito da un impianto posizionato sotto la pelle del paziente e collegato ad una matrice di elettrodi. Questo viene inserito in profondità nella coclea del paziente - la parte uditiva dell'orecchio interno - durante l'intervento chirurgico, bypassando la parte non funzionale della coclea.
Un processore audio esterno riceve i segnali audio, che vengono poi tradotti in impulsi elettrici e inviate all'array, stimolando fibre nervose situate nella coclea. Il nervo acustico riceve questi impulsi e li trasmette al cervello, dove sono percepiti come suono, sostituendo completamente il sistema uditivo.
Una delle tante sfide è di ottenere immagini estremamente dettagliate del sistema acustico di uno specifico paziente, che è importante in quanto la struttura ossea e nervosa può variare notevolmente. HEAR-UE ha studiato le strutture competenti nell'orecchio e le zone circostanti e ha costruito un modello cocleare ad alta risoluzione; questo modello di calcolo, unito ad un'immagine a bassa risoluzione del paziente vera e propria, ha lo scopo di aiutare i medici a scegliere il migliore modello di impianto secondo l'anatomia del paziente.
Allo stesso tempo, il consorzio sta attualmente pianificando lo sfruttamento di una prima versione del software per la pianificazione chirurgica, che permetterà di utilizzare i modelli computazionali e statistici sviluppati durante il progetto per aiutare a preparere raccomandazioni per ulteriori interventi su misura.
"Il compito principale per ora è eseguire le convalide insieme con i medici. Questo produrrà i dati del paziente e fare in modo che tutti i nostri modelli di software e computazionali contribuiranno a portare risultati per la realtà clinica", ha spiegato il coordinatore Miguel A. González Ballester della Universitat Pompeu Fabra e l'Istituto Catalano per la Ricerca e Studi Avanzati (ICREA) di Barcellona.
"Il compito principale per ora è eseguire le convalide insieme con i medici. Questo produrrà i dati del paziente e fare in modo che tutti i nostri modelli di software e computazionali contribuiranno a portare risultati per la realtà clinica", ha spiegato il coordinatore Miguel A. González Ballester della Universitat Pompeu Fabra e l'Istituto Catalano per la Ricerca e Studi Avanzati (ICREA) di Barcellona.
Sito di progetto:
Un ambiente di progettazione online per la produzione intelligente
Il progetto Manutelligence sta creando una piattaforma online per le aziende manifatturiere che si propone di aumentare l'efficienza nella progettazione di un nuovo servizio o prodotto. Concentrandosi su quattro casi d'uso - automobili, navi, case intelligenti e "Fablab" (un posto di lavoro di produzione digitale che può essere utilizzato da chiunque), il team sta costruendo uno spazio in cui progettisti e ingegneri possono accedere alle informazioni da sistemi IT e Internet of Things.
Il processo inizia con la progettazione iniziale come semplice oggetti di design e la simulazioni di design al computer, per il quale saranno integrati strumenti di progettazione e suite di simulazione. I progettisti potranno quindi creare un mock-up digitale del prodotto, che contiene tutti i dati rilevanti, e il prodotto sarà poi simulato e testato in un ambiente virtuale.
Le Informazioni fornite dalla mock-up digitale confluirà concretamente nei dei processi e nelle fasi di lavorazione. Processo di progettazione e gli strumenti di esecuzione di produzione permetteranno agli ingegneri di progettare e gestire queste fasi, trasformando il mock-up digitale in un prodotto fisico.
Da allora in poi, le informazioni derivate dall'IoT consentirà la tracciabilità e la sensorizzazione di prodotti fisici durante il collaudo, l'uso, la manutenzione e servizi post-vendita.
Sito di progetto:
Ottimizzare lo stampaggio ad iniezione plastica attraverso l'intelligenza artificiale
Circa 8.000 aziende che impiegano decine di migliaia di persone in tutta Europa sono coinvolte nello stampaggio ad iniezione plastica. Molti di loro sono Pmi che producono di tutto, dai materiali di imballaggio a scarpe di alta precisione, a parti di automobili e aerei. La crescente concorrenza dei mercati emergenti e la domanda di prodotti più personalizzati e lotti di produzione più piccoli sta comprimendo la redditività e la vitalità di molte imprese.
Liceth Rebolledo della Fundació Privada ASCAMM in Spagna sta coordinando Des-MOLD, che sta aiutando le Pmi e i stampisti ad affrontare queste sfide di montaggio attraverso l'uso della I.a. avanzata. La tecnologia promette di aumentare la produttività fino al 15%, riducendo i tempi di impostazione per ogni ciclo di produzione di un nuovo stampo, tagliare scarti e consumi energetici da produzioni difettose e ridurre i costi per convertitori di plastica.
Tradizionalmente, la produzione estensiva di prova è necessaria per garantire che i prodotti soddisfino i requisiti degli utenti finali. Ma testare ogni stampo con l'approccio "trial-and-error" richiede tempo e denaro: circa il 5% dei pezzi prodotti da un nuovo stampo vengono scartati fino a quando il processo di progettazione e di produzione è ottimizzato.
"I tempi di set-up non erano un problema in passato, quando un unico stampo di progettazione era utilizzato per la produzione di massa e aveva un ciclo di vita di 5/10 anni, ma con disegni più personalizzati e lotti più piccoli sta diventando una sfida significativa,", dice Rebolledo.
Il sistema Des-MOLD riduce i tempi di allestimento, ottimizzando l'intero processo, dalla definizione delle caratteristiche desiderate alle proprietà del materiale e la geometria del pezzo, fino alla progettazione dei parametri di stampo e delle macchine, fornendo anche il controllo di processo attraverso sensori e macchine di iniezione.
"Per gli utenti delle PMI, il sistema di Des-MOLD aumenterà la produttività, ridurrà i tempi di set-up di ben 25%, riducendo i costi e accelerando la consegna di parti agli utenti finali, fornirà una spinta competitiva significativa," Rebolledo dice. "Saprà anche migliorare la sostenibilità riducendo sia scarti da difetti del prodotto e ridurre il consumo di energia, saranno necessari un minor numero di corse di prova."
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Antimateria e raggi gamma per indirizzare le macchine verso l'eliminazione del cancro
Gli acceleratori di particelle giganti odierni possono essere utilizzati per trattare il cancro utilizzando una tecnica chiamata "adroterapia". Questo tipo di terapia si basa su atomi caricati che sono stati accelerati in anelli sottovuoto per il confezionamento di pacchetti di oltre 10 mln di elettronvolt. L'alta velocità dà agli adroni la straordinaria capacità di volare attraverso diversi centimetri di materia solida prima di fermarsi nella zona designata.
Mentre i raggi X usati in radioterapia possono causare danni ai tessuti sani, i fasci di adroni filtrano senza alcun pericolo attraverso la pelle e gli organi vitali, sprigionando quasi tutta la loro energia nel tumore. Il problema è che mentre l'energia del fascio di particelle può essere controllata con precisione, la densità del bersaglio non può.
I ricercatori del progetto ENVISION - coordinato dal Prof. Dosanjh, un biologo che lavora al CERN di Ginevra - stanno lavorando a questo problema, controllando i sottoprodotti del processo di collisione - le radiazioni gamma.
A volte l'interazione tra il fascio di adroni e cellule cancerose rilascia anche particelle di antimateria chiamate positroni. I positroni si annientano rapidamente contro gli elettroni nelle vicinanze in un lampo di raggi gamma che volano via in direzioni opposte. I ricercatori hanno elaborato un modo per utilizzare uno scanner PET per osservare il fenomeno, ma solo dopo aver modificato il modo in cui funziona.
"La grande sfida è quella di sparare un fascio di adroni nello scanner PET durante le misure", ha detto il Dr. Giancarlo Sportelli, presso l'Università di Pisa: lui e i suoi colleghi hanno sostituito parti analogiche nello scanner con quelli digitali, hanno ottimizzato algoritmi di elaborazione dei dati e hanno progettato nuovi rilevatori modulari che possono seguire milioni di raggi gamma al secondo: le regolazioni stanno rendendo possibile distinguere osservazioni spurie e potrebbero individuare l'origine del fascio all'interno del corpo del paziente.
Un altro ostacolo per l'adroterapia è la dimensione e il costo delle macchine. LA3NET e Luca Stockhausen, uno collaboratore LA3NET al CLPU Pulsed Lasers Centre a Salamanca, stanno sviluppando tecniche a fasci di spinta degli adroni con i laser invece di acceleratori di particelle; il trucco è quello di concentrare il laser su impulsi una frazione di secondo e macchie microscopiche su una superficie metallica.
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Approccio intelligente per la produzione industriale senza difetti
I ricercatori IFACOM stanno sviluppando un sistema avanzato di controllo di processo in tempo reale incentrato sull'alta precisione, ad alto valore e alte prestazioni, nonché di componenti progettati su misura. Grazie alla combinazione di sensori innovativi e di intelligenza artificiale, il sistema cerca di superare l'annosa questione di difetti di produzione, che costa ai produttori milioni di euro l'anno in rifiuti, repliche di produzione e redesign.
"In alcuni casi, il 50% della produzione può finire come rottami a causa di difetti, mentre in alcune linee di produzione complesse il tasso di scarto può essere fino al 90% ", spiega Odd Myklebust, il coordinatore IFACOM della Norwegian University of Science and Technology in Trondheim.
Utilizzando pratiche attuali, migliaia di pezzi possono essere prodotti a considerevoli spese, prima che venga rilevato un difetto. La soluzione sviluppata da IFACOM è di verificare la qualità durante la produzione.
Il sistema è progettato per monitorare automaticamente l'intero piano di produzione di una fabbrica, dalla qualità delle materie prime che entrano alla linea di produzione di variazioni in strumenti e processi per ogni serie prodotta. Come un sistema a circuito chiuso, i controllori sono immediatamente avvisati di eventuali difetti e modifiche che possono essere apportate tempestivamente per eliminare la causa del problema.
Per testare il sistema, i ricercatori hanno messo a punto test industriali con cinque partner. Con GKN Aerospace, un fornitore di parti metalliche integrate complesse per l'industria aerospaziale, IFACOM viene utilizzato per monitorare l'assemblaggio robotizzato di lame sui motori a reazione. E con il partner italiano Alesamonti, la tecnologia è stata implementata per rilevare guasti nella produzione di componenti per macchine di foratura e fresatura ad alta precisione.
"Anche se i test si concentrano nell'aerospaziale e nelle macchine utensili, il sistema può essere utilizzato in qualsiasi processo di produzione", sottolinea Myklebust. "Vi è quindi una domanda molto elevata". Il team IFACOM sta infatti concentrando i propri sforzi di divulgazione e commercializzazione sulle Pmi europee, che otterranno un vantaggio competitivo da implementare nei loro processi di produzione.
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Modellazione informatica per le nanotecnologie sicure
Il progetto ProMine ha sviluppato il primo sistema europeo di informazione geografica (GIS) basato su tutte le riserve note e disponibili sul territorio europeo. Questo database è ora on-line e disponibile al pubblico e sta aiutando le aziende a identificare le fonti minerarie non sfruttate, riducendo in tal modo la loro dipendenza dalle importazioni.
Il team del progetto ha sviluppato geo-modelli di esplorazioni minerarie in 3D e 4D; questi stati utilizzati per trovare depositi sconosciuti di minerali in profondità in quattro grandi cinture minerarie europee (in Scandinavia, Germania, Polonia, Grecia e nella penisola iberica). Questi tratti contengono collettivamente la maggior parte dei metalli e di giacimenti d'Europa.
ProMine, che ha riunito 31 organizzazioni partner di 11 paesi, ha lavorato per dare un contributo significativo per ridurre la dipendenza dell'Europa dalle importazioni, e garantire che le risorse siano sfruttate in modo efficiente e sostenibile. "Il potenziale sociale e ambientale di tutto questo è enorme", spiega il coordinatore del progetto Juha Kaija di Geologian Tutkimuskeskus in Finlandia.
Infine, il progetto ha introdotto nuove tecniche di lavorazione sostenibili in grado di trasformare sottoprodotti attualmente inutilizzati in prodotti innovativi. Ad esempio, nano-silice purissimo è stato prodotto con successo attraverso l'interazione di tali rifiuti (silicati di magnesio) e acidi industriali. Il nano-silice può essere utilizzato come additivo per calcestruzzo ad alte prestazioni.
Il progetto è terminato nel 2013 ma tra i vari spin-off che hanno preso vita da esso, Minerals4EU sta sviluppando una struttura di rete di intelligence minerale UE sulla base dei risultati ProMine. "Questi risultati possono ora essere portate avanti e utilizzati dall'industria e decisori politici per orientare meglio i nuovi giacimenti minerari e creare posti di lavoro sostenibili", conclude Kaija.
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Mezzi driverless: una realtà prossima per il mondo dei trasporti
In un prossimo futuro, le persone potrebbero spostarsi grazie a un trasporto privato che utilizza taxi pubblici auto-guidati (principalmente auto elettriche a bassa velocità, che verranno introdotte nel corso del prossimo decennio) secondo vari ricercatori europei che lavorano sul futuro del trasporto automatizzato.
Il Dr. Michel Parent, un esperto dei trasporti presso INRIA, l'Istituto francese per la ricerca in Informatica e Automazione, ha lavorato su vari progetti per sviluppare automobili autonome e sostiene che le flotte di veicoli on-demand senza conducente, potrebbero essere operative entro un decennio.
Il Dr. Michel Parent, un esperto dei trasporti presso INRIA, l'Istituto francese per la ricerca in Informatica e Automazione, ha lavorato su vari progetti per sviluppare automobili autonome e sostiene che le flotte di veicoli on-demand senza conducente, potrebbero essere operative entro un decennio.
"In alcune città lo vedremo tra 5/10 anni come un mezzo di trasporto importante" ha detto il Dr. Parent. "La tecnologia è disponibile; abbiamo dimostrato la fattibilità e la sicurezza di questi sistemi. Ora tocca alle città e alla legislazione europea elaborare norme per distribuire questi sistemi".
Nel frattempo, la fattibilità di estendere il servizio a intere città, è stato dimostrato dal progetto CityMobil2, che ha già sperimentato i veicoli senza conducente a La Rochelle, in Francia, ed ora sta conducendo test a Losanna, in Svizzera.
Le macchine sembrano però così silenziose che i pedoni spesso non sono consapevoli del fatto che si stanno muovendo: "Abbiamo identificato questo come un rischio" ha detto il Dr. Parent. "Abbiamo chiesto al costruttore di rendere la vettura più visibile e più udibile".
Le automobili operano fino a 30 km/h e funzionano con energia da fonti rinnovabili e possono comunicare con l'infrastruttura stradale, nonché con altre automobili driverless. La visione è che l'adozione su vasta scala, non farebbe che rendere i trasporti nelle città più puliti e sicuri.
Le automobili operano fino a 30 km/h e funzionano con energia da fonti rinnovabili e possono comunicare con l'infrastruttura stradale, nonché con altre automobili driverless. La visione è che l'adozione su vasta scala, non farebbe che rendere i trasporti nelle città più puliti e sicuri.
Dr. Maxime Flament è coordinatore del progetto VRA, che guarda a come mettere insieme tutte le diverse ricerche sul trasporto automatizzato esistenti in Europa. Flament precisa che "non ci sarà un tipo di veicolo in cui il conducente abbandona la guida: il conducente dovrà sempre avere la possibilità di intervenire in caso di necessità".
Il ruolo del software diventa quindi altrettanto importante come hardware: deve essere completamente affidabile e aggiornato, ma avrà anche bisogno di informazioni sufficienti per prendere le decisioni giuste al momento giusto, nel caso di eventi rari.
Una delle grandi sfide per i ricercatori sarà istituire un "cloud trasporti", in cui veicoli e infrastrutture possano condividere informazioni sugli eventi, in modo che i veicoli siano in grado di anticipare qualsiasi livello di rischio e organizzarsi di conseguenza, tramite notifiche.
Una delle grandi sfide per i ricercatori sarà istituire un "cloud trasporti", in cui veicoli e infrastrutture possano condividere informazioni sugli eventi, in modo che i veicoli siano in grado di anticipare qualsiasi livello di rischio e organizzarsi di conseguenza, tramite notifiche.
Il Dr. Parent ritiene che l'industria automobilistica stia affrontando un grande cambiamento: "Tutte le case automobilistiche stanno guardando al tipo di servizio che potranno offrire, invece di vendere un pezzo di metallo. E' un grande cambiamento nel modello di business."
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Scansione cerebrale 2 in 1
Una potente tecnica di neuroimaging odierna può mappare la struttura e la funzione del cervello di un paziente con dovizia di particolari. La combinazione di due metodi chiave potrebbe fornire scansioni ancora migliori del cervello, affermano gli scienziati del progetto MEGMRI. Il progetto ha sviluppato uno scanner ibrido che combina due tecniche di neuroimaging complementari: la magnetoencefalografia (MEG) e la risonanza magnetica (MRI).
Costruire il prototipo ha coinvolto la progettazione di tecnologie dei sensori altamente avanzate, che hanno sfruttanto nuovi sviluppi in ultra-low-campo MRI, uno dei recenti progressi che sostengono la tecnologia ibrida. Il team sta aggiornando e mettendo a punto il dispositivo, per permettere ad un partner privato di portare la tecnologia dal laboratorio in ospedale.
Il campo si basa sui campi magnetici più deboli degli RM convenzionali. I partner MEGMRI quindi si aspettano che il loro scanner sia sicuro per i pazienti a cui non era possibile somministrare una cura RM convenzionale, come le donne nelle prime fasi della gravidanza e persone che utilizzano pacemaker.
MEG registra i campi generati dall'attività elettrica del cervello, mentre MRI è basata sul comportamento di idrogeno nel corpo quando è esposto a campi magnetici generati esternamente. Una delle sfide principali sta nel fatto che "i campi magnetici misurati nel cervello con MEG sono estremamente piccoli, mentre MRI utilizza campi che possono essere 1.000.000.000.000.000 volte più grandi".
MEGMRI ha risolto il problema organizzando il processo di imaging ibrido in due fasi. "Prima si avvia il forte campo magnetico", spiega il coordinatore Risto Ilmoniemi della Aalto University in Finlandia, "poi lo si spegne rapidamente e si inizia a misurare i campi magnetici deboli". Oltre a trattare con la complessità di chiudere i campi di risonanza magnetica in una frazione di secondo, si è dovuto trovare una soluzione al fatto che i campi non scompaiono immediatamente, ma lasciano un "residuo" magnetico che può distorcere le letture.
Il dispositivo ibrido potrebbe contribuire a rendere la tecnologia MEG più disponibile: "MEG è un mercato di nicchia, ma ha un grande potenziale. Se lo combiniamo con l'MRI, il mercato sarà ampliato. Il sistema ibrido potrebbe addirittura essere più conveniente che da solo MEG. Ilmoniemi aspetta che lo strumento finito per essere pronto per la commercializzazione entro il 2020.
Sito del progetto:
Materiali innovativi che ci alleggeriranno la vita
La vettura media europea pesa intorno al 1400 kg ed emette circa 132 g di CO2 per km percorso. Minore peso vuol dire un calo dei consumi di carburante e delle emissioni di CO2. HIVOCOMP ha sviluppato due nuovi materiali che potrebbero aiutare nuovi modelli di auto ad alleggerire il loro carico di emissioni.
Un filo conduttore del progetto è stato dedicato a compositi termoindurenti a base poliuretanica - una resina chimica composita sviluppata da Huntsman Polyurethanes, partner industriale HIVOCOMP. Questo materiale è liquido o almeno malleabile prima che venga stampato nella sua forma finale.
"Le matrici termoindurenti riducono drasticamente i tempi di produzione, mantenendo le proprietà a livello degli standard automobilistici; ciò significa che deve avere un uso a temperatura elevata per sopportare il processo di body painting esistente ed una buona tenacità per resistenza agli urti ", spiega Ignaas Verpoest della Katholieke Universiteit Leuven, coordianatore HIVOCOMP.
"Le matrici termoindurenti riducono drasticamente i tempi di produzione, mantenendo le proprietà a livello degli standard automobilistici; ciò significa che deve avere un uso a temperatura elevata per sopportare il processo di body painting esistente ed una buona tenacità per resistenza agli urti ", spiega Ignaas Verpoest della Katholieke Universiteit Leuven, coordianatore HIVOCOMP.
Il consorzio ha poi costruito dei tester, dove parti strutturali di una macchina, ad esempio la parte inferiore del cofano, sono state prodotte con il nuovo materiale. E' stato anche dimostrato che la facilità e velocità di elaborazione di questa nuova resina rende possibile la produzione di compositi di parti strutturali per veicoli a volumi elevati. Il potenziale di riduzione del peso varia, a seconda dell'applicazione specifica e "può arrivare fino dal 25% al 40% ", afferma Verpoest.
Un secondo filone progetto si è focalizzato sulla produzione di valigie in polipropilene rinforzato (fibre di polipropilene in una matrice di polipropilene).
"L'idea era quella di aggiungere tra il 10% e il 15% di fibre di carbonio - non il 50% come nel composito a base di poliuretano. L'Università di Leeds insieme a quella di Leuven hanno brevettato questo nuovo materiale ibrido", ha dichiarato Verpoes.
"L'idea era quella di aggiungere tra il 10% e il 15% di fibre di carbonio - non il 50% come nel composito a base di poliuretano. L'Università di Leeds insieme a quella di Leuven hanno brevettato questo nuovo materiale ibrido", ha dichiarato Verpoes.
"Fino ad ora, uno dei principali ostacoli è stata la produzione di compositi in fibra di carbonio rinforzato, che è troppo basso regime, per avere un buon rapporto costo-efficienza", ribadisce Verpoest. "Abbiamo chiaramente dimostrato che è possibile ridurre il tempo di elaborazione, mantenendo le prestazioni. E questo dovrebbe davvero aiutare questi materiali a penetrare nel mercato".
Sito del progetto:
Aerei ipersonici: una realtà per il domani?
Gli aerei passeggeri di oggi sono confortevoli e affidabili: ma possiamo volare più velocemente? Un progetto di ricerca europeo in cooperazione con il Giappone, sta studiando tutti gli aspetti del volo passeggeri a diverse volte la velocità del suono - dalla forma del piano e la scelta del motore e del carburante, l'impatto ambientale e fattibilità economica.
Secondo Emmanuel Blanvillain, un ricercatore in progettazione degli aeromobili concettuale alla Innovations Airbus Group e coordinatore del progetto HIKARI, "l'obiettivo di un aereo ad alta velocità è ridurre i tempi di percorrenza, con l'obiettivo di viaggiare tra l'Europa e il Giappone in circa tre ore."
Secondo Patrick Gruhn, ingegnere di ricerca in aerodinamica ad alta velocità, i nuovi aerei non avranno una forma disimile da quelli attuali: "Avranno angoli ripidi, un design molto aerodinamico, perché altrimenti la resistenza diverrebbe troppo alta e non sarebbe possibile ottenere abbastanza spinta dal sistema di propulsione per l'accelerazione".
I modelli per i test si svolgono all'interno di un tunnel lungo 60 metri. Klaus Hannemann, ricercatore in aerotermodinamica, ha spiegato: "In questa galleria del vento possiamo generare uno straordinario flusso d'aria ad alta velocità e possiamo simulare il volo di veicoli ipersonici a Mach 8 a 30km altitudine".
In un' altra galleria del vento, si stanno sperimentando ceramiche speciali che possono resistere a temperature estreme: questi materiali possono proteggere i bordi di un aereo ipersonico che sarà riscaldato dall'attrito dell'aria a migliaia di gradi Celsius.
Hideyuki Taguchi, un ricercatore in sistemi di propulsione al Japan Aerospace Exploration Agency, ha dichiarato: "Volare a Mach 5 significa una struttura molto calda per il motore e la nostra soluzione è ridurre la temperatura di raffreddamento dell'aria calda usando un combustibile molto freddo. "
Tra le altre opzioni carburante, si sta considerando l'idrogeno liquido: non produce CO2 e può essere usato come refrigerante. I tempi che i ricercatori si sono dati per produrre un aereo commerciale è 2040-2050, ma dipende sviluppi tecnici.
Sito del progetto:
Nano-scienza per la tutela dei tesori culturali
I conservatori usano il trasferimento di calore per il restauro di dipinti e molto altro ancora, utilizzando ferri da stiro, sacchetti di acqua, sabbia riscaldata.
Ma metodi convenzionali lasciano molto a desiderare e le opere d'arte necessitano ora di una tecnologia di trasferimento di calore precisa, selettiva e sicura. Il progetto italiano IMAT ha sviluppato un sistema di riscaldamento rivoluzionario, basato su nanotubi di carbonio e nanoparticelle di argento.
Il progetto, coordinato in Italia dall' Università degli Studi di Firenze, è frutto di partnership con conservatori d'arte, ricercatori e nano-tecnologi ha prodotto un sistema di trasferimento di calore dotato di funzionalità senza precedenti. L'IMAT consiste in una stuoia tanto sottile da essere collocata direttamente sul disegno, può essere trasportata in una valigetta e funziona solo con 36 V (impercettibile per la pelle umana).
Il "tappetino" elettricamente conduttivo è traspirante e trasparente. Si riscalda a 85 °C in poco tempo, mentre il ciclo di riscaldamento può essere programmato con grande precisione. Tra le altre proprietà di IMAT: calore uniforme e temperatura ultra-stabile e controllabile entro 1/4 di grado.
Il successo del progetto sono i nanotubi di carbonio (CNT) e le nanoparticelle d'argento. I CNT sono tubicini super-sottili di atomi di carbonio: sono 50.000 volte più sottili di un capello umano ed hanno rigidità e resistenza senza pari. IMAT li utilizza per la loro alta conducibilità elettrica e termica. Inoltre i nanotubi e le nanoparticelle d'argento rendono IMAT impermeabile ai gas (aria e vapori).
Dimostrazioni e laboratori di formazione hanno innescato un crescente interesse per il sistema IMAT. In futuro si cercherà di adattare i prototipi per l'industria, rendendolo accessibile a conservatori di tutto il mondo e contribuendo a nuove possibilità per la conservazione delle opere d'arte e beni culturali.
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Possibili soluzioni al problema europeo dei magneti
I magneti sono ovunque, dai veicoli elettrici alle turbine eoliche per dischi rigidi. Il problema è che contengono i cosiddetti elementi terrestri rari, 17 metalli altamente reattivi, che stanno diventando sempre più difficili da trovare.
Gli scienziati di REFREEPERMAG stanno sviluppando metodi per magnetizzare metalli e leghe comuni, utilizzando nanoparticelle e tecniche di lavorazione innovative: il team ha sviluppato una nuova tecnica che utilizza ferro, cobalto e carbone per realizzare magneti.
Il problema è che i materiali che hanno una struttura molecolare cubica, si smagnetizzano facilmente. Al contrario, la struttura molecolare dei materiali rari, li rende durevolmente magnetizzati. Questa proprietà strutturale è nota come anisotropia magnetica.
Il problema è che i materiali che hanno una struttura molecolare cubica, si smagnetizzano facilmente. Al contrario, la struttura molecolare dei materiali rari, li rende durevolmente magnetizzati. Questa proprietà strutturale è nota come anisotropia magnetica.
Per aumentare questa proprietà e creare una valida alternativa , il progetto ha sviluppato un metodo per depositare i metalli su un materiale con tale caratteristica.
REFREEPERMAG, che finirà quest'anno, ha sviluppato anche una seconda tecnica, nota come "sintesi materiale combinatoria": consiste nel depositare molti piccoli campioni di leghe su un pezzo sottile di silicio (come un wafer), comprendenti vari rapporti di elementi selezionati, tra cui ferro, cobalto e carbonio.
Anche NANOPYME sta utilizzando la nanotecnologia per produrre magneti permanenti, ma con ferriti: questi sono materiali ceramici fragili, che comprendono ossido di ferro e cobalto o stronzio. Per la produzione di magneti con ferriti, che sono deboli ma durevoli, il progetto ha bisogno di combinarli con i metalli, che producono forti magneti e sono facilmente smagnetizzabili da un altro campo magnetico.
Un'ulteriore sfida per i produttori di magneti è che devono essere in grado di far fronte al calore generato dai motori (oltre 100 gradi Celsius).
Il progetto ROMEO sta ovviando al problema, utilizzando una banca dati informatica per identificare e creare diverse leghe di cobalto, manganese e titanio che potrebbero produrre un magnete che può operare ad alte temperature e tra le fiamme.
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La roadmap europea per il grafene e materiali 2D
Creato dal mondo accademico e dall'industria, il Grafene Flagship conta 142 partner in 23 paesi. Quest' ultima ha ora delineato una roadmap per la scienza e la tecnologia, concernenti i settori di ricerca destinati a portare il grafene e materiali 2D, dai laboratori accademici nella società.
Creato dal mondo accademico e dall'industria, il Grafene Flagship conta 142 partner in 23 paesi. Quest' ultima ha ora delineato una roadmap per la scienza e la tecnologia, concernenti i settori di ricerca destinati a portare il grafene e materiali 2D, dai laboratori accademici nella società.
Pubblicata dal Royal Society of Chemistry journal Nanoscale, la roadmap è stata redatta da più di 60 accademici, e riguarda il grafene, i legati cristalli bidimensionali, ed infine i sistemi ibridi basati su una combinazione di diversi cristalli 2D e altri nanomateriali.
La tabella di marcia mette in evidenza tre grandi aree di attività. Il primo compito è quello di individuare nuovi materiali stratificati, valutarne il potenziale, e sviluppare mezzi affidabili e riproducibili in larga scala. Il secondo punto è l'identificazione di nuovi concetti dispositivi abilitati dai materiali 2D. Infine si vogliono integrare componenti e strutture basate su materiali 2D, in sistemi in grado di fornire nuove funzionalità ed aree di applicazione.
Sono inoltre stati identificati 11 temi scientifici nella roadmap: scienza di base, salute e l'ambiente, produzione, dispositivi elettronici, spintronica, fotonica e optoelettronica, sensori, elettronica flessibile, conversione di energia e stoccaggio, materiali compositi, e dispositivi biomedici.
"Siamo molto orgogliosi dello sforzo congiunto dei molti autori che hanno prodotto questa tabella di marcia", dice Jari Kinaret, direttore del Grafene Flagship. "La roadmap non è un documento statico, ma si evolverà per riflettere progressi nel settore, e nuove applicazioni identificate e perseguite dall'industria."
Parlando di tempistiche, la tabella di marcia copre i prossimi 10 anni e il suo obiettivo è quello di guidare la comunità di ricerca e l'industria verso lo sviluppo di prodotti a base di grafene. I prodotti interessaranno i settori della flessibilità elettronica, materiali compositi e dell'energia.
Per saperne di più:
- Sito ufficiale Grafene Flagship - "The European roadmap for graphene science and technology"
Produzione di parti automobilistiche più veloce e affidabile
Il progetto AUTOINSPECT ha sviluppato un sistema radiografico digitale per l'ispezione di componenti delle automobili: la tecnologia è in grado di rilevare rapidamente il più piccolo dei difetti nelle parti e potrebbe contribuire a ridurre le interruzioni di produzione in fabbrica. Questo sistema è in grado di identificare piccole crepe, difetti e le variazioni di densità in pezzi sinterizzati.
La sinterizzazione - la compattazione e la formazione di polveri metalliche tramite calore o pressione - è un processo di produzione fondamentale per il settore automobilistico. Questo processo opera ad alto volume - in una fabbrica di automobili, una parte sinterizzata viene tipicamente prodotta ogni secondo – e quindi eventuali difetti o imperfezioni possono avere un impatto significativo su produzione e costi.
Quindi per individuare i difetti il più presto possibile, senza alterare il flusso di produzione, si è sviluppato un sistema radiografico digitale per il controllo online di parti sinterizzate, per consentire l'individuazione di errori di produzione. La priorità ora è quella di commercializzare il nuovo sistema di controllo.
"Tutto questo mette in evidenza l'importanza del controllo della qualità e la necessità di controllo automatizzato in ambienti di produzione di massa. Il successo di questo progetto ha aperto un nuovo mercato per le PMI.", spiega il coordinatore di AUTOINSPECT Mihai Iovea, che ha aggiunto: "I sistemi radiografici digitali sono più efficienti delle pellicole radiografiche convenzionali in quanto il tempo di esposizione è molto ridotto, portando ad un controllo più veloce".
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Big data per la salute
La crescente prevalenza di gadget di monitoraggio sanitari come Fitbit e smartphone significa che in un prossimo futuro i nostri corpi saranno "cloud" di dati che preverranno malattie come cancro o Alzheimer.
"Il sequenziamento del DNA consente ai medici di predire la probabilità del loro paziente di ereditare geni che portano malattie e suggeriscono trattamenti preventivi", ha detto Niklas Blomberg, il direttore di ELIXIR.
Oggi si può ottenere un proprio DNA sequenziato in poche ore a meno di 1000 euro. Nel 2014 sono state 228.000 le persone che hanno sequenziato i loro genomi.
Il dottor Jim Dowling, ricercatore presso il progetto BiobankCloud crede che in 10 anni le informazioni genetiche diventeranno così diffuse che le persone potranno accedere ai propri dati genetici utilizzando uno smartphone. Il progetto ha sviluppato un modo per memorizzare e leggere questi dati in modo rapido, come quando Google effettua una query di ricerca. Si dividono i dati tra centinaia di macchine e quindi si analizza tutto nello stesso momento.
"Il corpo sarà un oggetto digitale. Ogni individuo sarà una nuvola di dati.", ha detto il dottor Jesper Tegnér, professore di medicina computazionale presso il Karolinska Institutet in Svezia.
Dr Tegnér è un ricercatore nel progetto CASyM, che sta prevedendo come i dati influenzeranno il futuro della medicina. Il progetto ha prodotto una roadmap per delineare ciò che è necessario per implementare sistemi di medicina in Europa. Su scala di massa questi sistemi saranno disponibili entro 10 anni.
Dr Tegnér è un ricercatore nel progetto CASyM, che sta prevedendo come i dati influenzeranno il futuro della medicina. Il progetto ha prodotto una roadmap per delineare ciò che è necessario per implementare sistemi di medicina in Europa. Su scala di massa questi sistemi saranno disponibili entro 10 anni.
Ricercatori dicono che il più grande ostacolo per l'uso dei Big Data in medicina è nei regolamenti, perché se l'accesso ai dati finisce per essere controllato come le cartelle cliniche, in molti paesi i dati non saranno in grado di essere passati per scopi di ricerca.
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L'Europa scommette sul 5G
La prossima generazione di reti wireless, denominata "quinta generazione" o "5G", cambierà radicalmente il nostro modo di comunicare ed il modo di fare business. L'impatto del 5G si estenderà ben oltre le telecomunicazioni: collegherà persone, macchine e cose su vasta scala, faciliterà la fornitura di assistenza sanitaria personalizzata e sosterrà la terza età, aiuterà a ottimizzare i trasporti e la logistica, migliorerà l'accesso alla cultura e istruzione per tutti e può virtualmente rivoluzionare i servizi pubblicie le PA.
Attraverso un approccio focalizzato sulla comunità, la pubblicazione linkata qui sotto si propone di ampliare la comprensione sulle iniziative dell'UE e degli investimenti di ricerca previsti per il 5G e rappresenta anche una vetrina per relativi lavori di ricercatori internet, innovatori e imprenditori.
Per saperne di più:
- Why the EU is betting big on 5G - Research*eu Focus Magazine
- EU 5G Research & 5G-PPP @ MCW 2015, Barcellona
SEMANTICS: l'Europa punta ancora sul grafene
I fogli di grafene - il materiale più forte e conduttivo al mondo - sono spessi solo un atomo, ma sono 200 volte più resistenti dell'acciaio. L'Unione sta investendo molto in questo materiale, attraverso una serie di iniziative di ricerca come il progetto SEMANTICS del Trinity College di Dublino.
Il progetto è finanziato dal Consiglio europeo della ricerca (CER) e ha già raggiunto alcuni risultati promettenti; esso è guidato dal professor Jonathan Coleman del Trinity College di Dublino, che afferma: "Il grafene ha il potenziale per fornire risposte alle domande che finora abbiamo eluso. Le aziende tecnologiche, energetiche e di trasporto aereo di tutto il mondo fanno a gara per scoprire tutte le potenzialità del grafene. La nostra ricerca sarà un elemento importante per aiutare a realizzare questo potenziale. "
Il Prof. Coleman e il suo team sono quindi alla ricerca metodi per ottenere strati singolo atomo di grafene e di altri composti a strati attraverso l'esfoliazione a multistrati, seguito da deposizione su una varietà di superfici per preparare la visualizzazione del comportamento di ogni singola pellicola.
Finora, il progetto ha sviluppato un metodo pratico per produrre nanofogli bidimensionali in grandi quantità. Fondamentalmente, questi nanofogli vengono già utilizzati per una vasta gamma di applicazioni, tra cui la produzione di materie plastiche e metalli rinforzati, costruendo super-condensatori e batterie che immagazzinano l'energia.
Poiché il numero di applicazione cresce, maggiore richiesta di questi materiali sarà prevista. In risposta, il team ha scalato il processo di produzione e sta ora producendo nanofogli 2D 100 volte più velocemente rispetto ad un anno fa.
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L'alba dei droni
A Siviglia, in Spagna dei tecnici stanno testando una nuova tecnologia dove dei droni possono aiutare le persone in situazioni di pericolo: immaginate che qualcosa debba essere recuperato in una data zona. Una macchina volante può essere di aiuto e non avrebbe bisogno di un pilota.
"Negli ultimi anni la tecnologia dei droni è avanzata molto. Fino ad ora sono stati principalmente utilizzati sulla raccolta dati, ma negli ultimi quattro anni, sono stati sviluppati nuovi usi interattivi", ha detto Guillermo Heredia, docente di Robotica e Controllo Automatico, presso l' Università di Siviglia.
Robot volanti capaci di prelievo e trasporto di carichi sono una sfida: hanno bisogno di un centro di gravità per controbilanciare il carico ed un braccio molto precisa e leggera."Abbiamo integrato il controllo del braccio con il controllo della piattaforma aerea stessa. È necessario controllare sia allo stesso tempo. Il robot stima la sua posizione con il GPS e una videocamera ", spiega Aníbal Ollero Baturone, professore di robotica e sistemi senza pilota presso l'Università di Siviglia.
"La piattaforma da noi studiata è unica al mondo, perché integra il braccio a sei gradi di libertà e permette alla mano di fissare le posizioni nello spazio, anche se il robot si muove", ha dichiarato Miguel Ángel Trujillo Soto, ingegnere di ricerca in avionica, FADA- CATEC.
"Tra i possibili usi sono ispezioni industriali e la manutenzione, il trasporto di robot terrestri in zone impervie, la costruzione di piattaforme per evacuare le persone in caso di emergenza, o anche missioni spaziali in cui possono effettuare la manutenzione sui satelliti", spiega Aníbal Ollero Baturone, un consulente scientifico FADA-CATEC e coordinatore del progetto ARCAS.
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L'Europa prende il comando sulla sicurezza nanotech
I nanomateriali stanno rivoluzionando l'elettronica e non solo e si stanno già integrando a materiali da costruzione come cemento, calcestruzzo ecc. Molti dei 14 milioni di lavoratori edili impiegati in Europa, però non sanno che stanno lavorando con essi. Ma sono sicuri? Gli scienziati sono ottimisti, ma la ricerca europea lo sta verificando concretamente. Alcuni team scientifici stanno cercando di comprendere e prevedere l'impatto potenziale di queste minuscole particelle sulle persone e sull'ambiente.
Nanomateriali come i nanotubi di carbonio e nanoparticelle sono solo una piccola frazione del diametro di un capello umano: sono così piccoli che possono entrare nelle cellule se vengono introdotti nel corpo. Le autorità di regolamentazione hanno quindi bisogno di sapere se i lavoratori e dei consumatori rischiano di essere influenzati o se possano accumularsi nel suolo e nell'acqua, danneggiando l'ambiente e la fauna selvatica.
Guardando ai problemi di sicurezza prima che i prodotti sono sul mercato, il progetto FutureNanoNeeds aiuterà i produttori a introdurre nanomateriali con fiducia, rassicurando i consumatori. Uno dei nanomateriali identificati dal team, da tenere d'occhio è il Perovskite, che promette una raccolta più efficiente dell'energia solare.
"Nessuno ha scoperto alcuna tossicità fuori scala," ha detto il professor Éva Valsami-Jones della University of Birmingham UK, coordinatore del progetto NanoMILE: il professore sta sviluppando metodi biologici di processare contemporaneamente un gran numero di campioni per gli effetti tossicologici e ambientali. L'approccio individuerà eventuali effetti - anche quelli inaspettati.
Questa linea d'azione è la stessa usata dal progetto NANoReg: il progetto sarà completato nel 2016 ed il piano è quello di avere un approccio comune per valutare potenziali rischi che i nanomateriali potrebbero presentare. Negli ultimi tre anni questi e altri progetti, come ad esempio SANOWORK che sta sviluppando pratiche di produzione più sicure e GUIDEnano che ha progettato una lista di controllo di sicurezza per gli utenti industriali di nanomateriali, stanno incoraggiando organizzazioni e istituzioni internazionali a lavorare insieme sulla tossicità dei nanomateriali, la gestione dei rischi e regole comuni.
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3D-HiPMAS: come produrre sistemi in modo smart
Nella corsa per i nuovi mercati, i produttori di elettronica devono produrre dispositivi sempre più intelligenti e più snelli. 3D-HiPMAS, un progetto finanziato dall'UE aiuta le aziende a raggiungere questi obiettivi a buon mercato e con meno rifiuti, per aumentarne la loro competitività.
Il team del progetto prevede che con questa tecnologia si potrebbero risparmiare fino al 50% dei costi di produzione di corrente attraverso manodopera, materiali e risparmio energetico. Per aiutare le PMI a sviluppare modi più economici per produrre, si spera di promuovere l'innovazione tecnica in Europa.
Il coordinatore del progetto Heinz Kueck dell'Istituto tedesco per la Micro Assembly Technology del Hahn-Schickard-Gesellschaft eV, sostiene: "3D-HiPMAS utilizza nuovi materiali e tecniche per costruire circuiti direttamente su componenti in plastica. Per un'ampia gamma di sistemi elettronici, questo consente di risparmiare tempo rispetto al tradizionale processo di fabbricazione delle parti dei circuiti separatamente, per poi assemblarli in una fase ulteriore."
Il risparmio energetico ed economico sarà reso possibile da tre tecnologie, tutte sviluppate dal progetto:
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Nuove plastiche e tecnologia di stampaggio della plastica combinata con la nuova tecnologia laser e deposizione metallica per applicare piste del circuito, che potrebbero dimezzare la dimensione delle tracce;
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Nuova tecnologia di assemblaggio, che costruisce i pezzi 3D in modo più accurato, creando meno rifiuti;
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Nuovo monitoraggio di controllo in lina, che permetterebbe un più veloce e più conveniente controllo di qualità durante la produzione.
Per mettere in mostra le sue soluzioni, il progetto sta sviluppando una fabbrica pilota per la produzione di componenti miniaturizzati che soddisfino le esigenze delle industrie high-tech, come l'assistenza sanitaria, le comunicazioni e l'energia. Kueck si aspetta che la fabbrica sia pronta entro settembre 2015. Aziende sanitarie sono già interessate al progetto, per l'applicazione di sistemi intelligenti per i dispositivi medici che andranno a contatto con i tessuti umani e liquidi.
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Wearable technology per la sanità
La tecnologia indossabile è stata usata per anni in dispositivi come monitor di performance per l'esercizio fisico e lo sport. A questa tecnologia si stanno aprendo nuove strade, con applicazioni per la salute, come bende luminescenti, camici ospedalieri antibatterici e scarpe per le persone con problemi di salute. Ad esempio il progetto PLACE-IT, ha combinato fototerapia e tessili, allo scopo di utilizzare la luce per creare monitor di salute e trattamenti contro mal di schiena ed il collo.
I ricercatori stanno usando LED combinati con tessuti estensibili per misurare o trattare condizioni mediche. Le applicazioni includono un monitor basato su luce flessibile che si avvolge attorno al braccio di un paziente e rileva le funzioni dei reni.
PLACE-IT ha anche prodotto "bende a luce blu', ora commercializzate da società di tecnologia olandese Philips. Queste sono patch che alleviano il mal di schiena con l'uso della luce terapeutica: la luce blu stimola il rilascio di ossido nitrico, che si traduce in un aumento del flusso sanguigno nella zona trattata.
Anche il progetto MYWEAR punta al miglioramento della salute: il consorzio ha sviluppato sistemi che misurano la frequenza cardiaca, la respirazione e la pressione sulla pianta del piede, per persone anziane, obese o disabili. Il sistema comprende sensori collegati all' abbigliamento che si connettono in wireless a un sistema che controlla e registrati dati.
A livello di nanotecnologie, il progetto SONO mira a trasformare tessuti in strumenti per combattere le infezioni: il progetto sta sviluppando un sistema di rivestimento per produrre tessuti antibatterici per pazienti e personale, impregnati di ossido di rame e di nanoparticelle di ossido di zinco: quest'ultimi agiscono distruggendo le membrane cellulari di batteri come Staphylococcus aureus e Klebsiella pneumoniae.
"Anche dopo 65 cicli di lavaggio a temperature elevate, questi tessuti spalmati mostrano un ottimo effetto antibatterico,' ha detto Aharon Gedanken, coordinatore SONO come capo del laboratorio di nanomateriali alla Bar-Ilan University, Israele.
"Anche dopo 65 cicli di lavaggio a temperature elevate, questi tessuti spalmati mostrano un ottimo effetto antibatterico,' ha detto Aharon Gedanken, coordinatore SONO come capo del laboratorio di nanomateriali alla Bar-Ilan University, Israele.
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Acceleratori di particelle: unire gli esperti, per migliorare il know-how
I fisici utilizzano gli acceleratori di particelle per studiare la natura della materia e dell'energia. Questo guida le particelle cariche attraverso un campo magnetico in un tubo cavo evacuato che viene accelerato da un campo elettrico. A causa delle sfide connesse con l'avanzare della tecnologia dell'acceleratore, 39 partner europei e internazionali sono stati coinvolti in un progetto a fondo europeo chiamato EuCARD - contribuendo ulteriormente sviluppare la ricerca tramite il potenziamento delle infrastrutture di accelerazione.
"Le reti EuCARD hanno portato a piattaforme di fama mondiale per lo scambio internazionale di idee e competenze provenienti da Europa, Giappone, Stati Uniti e oltre". - Dr. Jean-Pierre Koutchouk al CERN di Ginevra, coordinatore del progetto EuCARD.
Due impianti di prova sono stati aperti a gruppi di ricerca specializzati nel settore come parte del EuCARD: il Muon Ionisation Cooling Experiment (MICE), un dispositivo che fornisce raggi di particelle e l'High Irradiation to Materials Facility (HighRadMat), che viene utilizzato per analizzare campioni di materiali per i componenti dell'acceleratore.
Durante la vita di EuCARD, sono stati compiuti progressi nello sviluppo di magneti del campo dell'acceleratore e sono stati creati nuovi dispositivi e materiali più robusti per la collimazione. Sono stati inoltre raggiunti campi di accelerazione più elevati. Conclusosi nel luglio 2013, la sua eredità vive con EuCARD2 - un progetto di quattro anni che sta costruendo sul lavoro e sui risultati di ricerca di EuCARD.
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0,05 millimetri: un nuovo standard di precisione per i robot industriali
Il progetto COMET, finanziato dall'UE ha riunito l'industria e gli scienziati, per sviluppare modalità innovative per i robot industriali e software e know-how del progetto stanno già generando nuovo business per l'industria robotica europea: nè è risultato che i robot sono due a cinque volte più economici rispetto ai sistemi di fresatura macchina tradizionale.
"Le macchine di fresatura sono fantastiche, ma le fabbriche ad oggi hanno bisogno di soluzioni più affidabili ed economiche di costruzione di tutti i componenti dei nostri aerei, automobili e macchine", spiega il coordinatore del progetto Delcam Jan Willem Gunnink, di sede nel Regno Unito. La lavorazione tradizionale è una precisione di 0,001 mm mentre COMET è riuscita a ottenere la precisione del robot fino a 0,05 mm, dove prima era di 1mm.
Il progetto può contare anche su numerosi spin-off e features da suoi partner:
- La Lund University in Svezia ha studiato cosa succede quando bracci robotici vanno fuori rotta ed ha creato Cognibotics, che aiuta le fabbriche a risolvere i problemi comuni come l'attrito;
- La tedesca ARTIS-MARPOSS ha utilizzato il suo sistema di controllo Genior per individuare strumenti usurati o mancanti. Il monitoraggio del processo in questo modo migliora la qualità, l'affidabilità e la stabilità del processo di taglio;
- L'istituto Fraunhofer IPA ha sviluppato un meccanismo di compensazione (HDCM), che è stato sviluppato dal collega partner del progetto Nisaform, in un sistema funzionante che controlla e valuta un eventuale disallineamento tra programmato e posizioni reali dei robot.
Dirk Euhus, MMS direttore di ricerca ARTIS-MARPOSS ha detto:"L'esperienza di mercato con il nostro prodotto ha potenziato i progressi durante le fasi di sviluppo. I produttori aerospaziali europei sono alla ricerca di tecnologie di produzione mature e convenienti. Ci aspettiamo una crescita parallela per soluzioni produttive robot, ciascuno dei quali occorrono sistemi di monitoraggio strumento come quelli sviluppati in COMET".
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Robot intelligenti a prezzi accessibili per le PMI
Un progetto finanziato dall'UE ha sviluppato robot a prezzi accessibili, interattivi, per i piccoli costruttori con l'obiettivo di aiutarli a ridurre i costi e aumentare la competitività. L'automazione è in gran parte fuori dalla portata per le piccole e medie imprese europee (PMI): con una particolare attenzione a queste esigenze, il progetto SMErobot ha sviluppato e dimostrato a prezzi accessibili e macchine che sono facili da installare e da usare.
"Il progetto ha avuto un impatto sulla produzione delle PMI europee. I risultati sono stati tecnologie, concetti e strumenti volti a creare completamente nuovi tipi di sistemi robotizzati. Ha anche contribuito a mettere l'industria della robotica europea in una posizione di leader a livello mondiale attraverso innovazioni, in particolare per l'interazione uomo-robot, l'integrazione dei sensori e la generazione automatica programma del robot." -Martin Hägele del Fraunhofer Institute, coordinatore del progetto.
SMErobot ha comportato un nuovo sistema di robotica con caratteristiche quali: human-aware robot (consapevolezza delle caratteristiche dell'ambiente e dei suoi rischi; presa flessibile capacità di utilizzare strumenti manuali convenzionali; programmazione automatica usando la voce, la grafica 3D o il mimetismo delle risorse umane; modellazione a scansione 3D.
I test del progetto (concluso nel 2009) hanno dimostrato che "in linea di principio" piccole e medie imprese sono in grado di ridurre i costi operativi fino a un terzo. I risultati vengono ora portati avanti da un altro progetto, SMErobotics (fino a dicembre 2015) che mira a rendere più facile per i lavoratori di interagire con i robot, sempre coordinato dal Frauhofer Institute.
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Tecnologia alla guida: in sviluppo i primi aerei senza pilota
I trasporti di oggi sono principalmente costituiti da veicoli terrestri, che si limitano a bassa velocità con un elevato consumo di carburante. Per rendere il viaggio più veloce e più efficiente, l'Unione europea ha istituito un fondo per il progetto PPlane, che ha mosso i primi passi per lo sviluppo di un Personal Air Transport System (PATS), che mira a fornire ulteriori collegamenti tra sedi remote e hub internazionali.
I trasporti di oggi sono principalmente costituiti da veicoli terrestri, che si limitano a bassa velocità con un elevato consumo di carburante. Per rendere il viaggio più veloce e più efficiente, l'Unione europea ha istituito un fondo per il progetto PPlane, che ha mosso i primi passi per lo sviluppo di un Personal Air Transport System (PATS), che mira a fornire ulteriori collegamenti tra sedi remote e hub internazionali.
Il team del progetto ha sviluppato un concept aereo personale autosufficiente ed automatico, che misura 8 metri di lunghezza con un'apertura alare di 12 metri. I ricercatori hanno pensato ad un design ecologicamente responsabile, incluso il rumore e la riduzione delle emissioni di gas e l'efficienza energetica.
Il prezzo di volare su PPlane dovrebbe equivalere a quello di un biglietto del treno. Le prime prenotazioni saranno disponibili on-line inserendo i punti di partenza e di destinazione negli aeroporti regionali esistenti. Una volta che i passeggeri sono saliti a bordo, l'aereo dovrebbe partire automaticamente una volta autorizzati a farlo dal controllo del traffico aereo.
PPlane dovrà prima passare però i vari livelli di certificazione, al fine di poter volare. Secondo Claude Le Tallec dell'ONERA, un laboratorio aerospaziale francese: "Il piano potrebbe essere operativo entro il 2030. Tuttavia, un progetto di questa portata tecnologica richiederebbe investimenti commerciali e una certa accettazione sociale."
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Batterie dalla natura: i nuovi orizzonti della Wearable Technology
Utilizzando una proteina presa dalla natura, gli scienziati hanno prodotto foglie artificiali che possono raccogliere energia più velocemente di quelle naturali: il nuovo materiale ultraleggero apre la possibilità della tecnologia indossabile (wearable technology) e vernice su celle solari.
Utilizzando una proteina presa dalla natura, gli scienziati hanno prodotto foglie artificiali che possono raccogliere energia più velocemente di quelle naturali: il nuovo materiale ultraleggero apre la possibilità della tecnologia indossabile (wearable technology) e vernice su celle solari.
Sostenuto da una sovvenzione d'azione dell'Unione europea (COST) e dalla Fondazione tedesca per la ricerca, il progetto ha sviluppato una foglia semi-artificiale che integra una proteina che si trova nelle foglie reali ed è responsabile del trasporto di elettroni durante la fotosintesi: la foglia artificiale è in grado di trasportare elettroni sette volte più velocemente di una foglia vera.
Inserire la proteina nella loro foglia artificiale non è stato un compito facile: "Questo complesso proteico deriva dalla membrana delle alghe, che è un ambiente idrofobico" ha detto il dottor Plumeré della Ruhr University di Bochum, Germania. "In primo luogo abbiamo bisogno di renderla idrofila in modo da sciogliere e mescolare con i polimeri che usiamo. Una volta incorporata nella foglia artificiale che abbiamo poi dovuto riportare tutto in un ambiente idrofobico".
Per rendere questa idea una realtà, la foglia semiartificiale deve anche essere a basso costo. Attualmente ci vuole una persona e più di due settimane per farne solo 10 milligrammi - abbastanza per fare un metro quadrato di foglie semi-artificiale. Le potenzialità sono innumerevoli: sarà possibile ricaricare lo smartphone o un computer portatile da una batteria solare sulla manica del cappotto
Avanguardie europee: il Grafene e il progetto"Human Brain"
La Commissione europea ha pubblicato oggi una relazione sui suoi ambiziosi progetti (Flagship) riguardanti scienza e tecnologia. I progetti riguardano il Grafene e il progetto Human Brain, ognuno dei quali rappresenta un investimento di 1 miliardo di euro. Questi due progetti ed altri ancora daranno sostegno all'innovazione nell'ambito di "Horizon 2020", unendo la ricerca visionaria con il potenziale per fornire scoperte scientifiche e tecnologiche, con importanti benefici per la società europea e l'industria.
Il Vice Presidente della Commissione europea Neelie Kroes ha dichiarato: "Il progetto Human Brain e il Grafene hanno il potenziale per rivoluzionare la scienza, l'industria e migliorare la vita delle persone con nuovi prodotti e trattamenti medici. Nessuna agenzia di finanziamento, nessuna comunità scientifica, nessuna società. L'Europa può raggiungere questi obiettivi da sola: ora abbiamo bisogno di trovare il modo migliore per unire le forze per sviluppare questi progetti".
Il Grafene è una forma di carbonio che ha il potenziale per sostenere le nuove tecnologie e che sostituirà radicalmente i materiali utilizzati e porterà innovazione nei mercati e nelle applicazioni.
Il progetto mira a rendere il materiale fondamentale per applicazioni industriali e sociali nell'arco dei prossimi dieci anni. Nuovi componenti, batterie più efficienti e nuovi tipi di sensori sono esempi di tecnologie che beneficeranno del grafene e anche settori come l'energia, le tecnologie automobilistiche, aerospaziali ecc.
Lo Human Brain Project (HBP) mira a combinare la conoscenza e dati esistenti sul cervello umano, per la costruzione di un modello di computer realistico del cervello entro il 2023. Tale modello aiuterà i ricercatori a capire come funziona il cervello umano e le malattie che lo riguardano. L'HBP avrà un impatto potenzialmente enorme in settori come le neuroscienze, nuovi trattamenti per le malattie del cervello, l'informatica e la robotica.
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Comunicato stampa UE: EU Science and Technology Flagships pick up steam - final inclusive structure announced
Ponti a prova di terremoto
Per quanto vengano monitorate le loro attività, i terremoti non possono essere evitati. Ma con le nuove tecnologie, molto può essere fatto per garantire che l'infrastruttura urbana sia pronta quando si verifica un disastro. C'è un modo per proteggere le nostre città con la tecnologia? Possiamo scoprire se le strutture sono abbastanza affidabili per resistere a un terremoto?
Un gruppo di ricercatori sono nel nostro paese e stanno cercando una risposta a queste domande: in un laboratorio presso il Centro comune di ricerca della Commissione europea a Ispra.
Verrà testata la forza di due pilastri di un ponte: reti di sensori e telecamere registreranno le eventuali deformazioni dei piloni durante la prova. Questi dati sosterranno nuovi metodi e strumenti per la valutazione del rischio sismico di ponti in tutta l'UE.
Verrà testata la forza di due pilastri di un ponte: reti di sensori e telecamere registreranno le eventuali deformazioni dei piloni durante la prova. Questi dati sosterranno nuovi metodi e strumenti per la valutazione del rischio sismico di ponti in tutta l'UE.
"Il progetto mira a diventare un punto di riferimento, per l'azione a livello UE per rafforzare strutture come ponti e viadotti per resistere meglio ai terremoti", dice il capo della ELSA (European Laboratory for Structural Assessment), Artur Pinto Vieira.
La prova dura per 3-4, forse anche 5 ore e questo dà l'opportunità di seguire veramente come il danno progredisce durante l'intero ciclo di un terremoto.
I dati che si otterranno permetteranno di calibrare il modello di questi due pilastri, e poi per il resto del ponte.
Il modello virtuale aiuterà a scegliere la soluzione migliore per ogni infrastruttura: sarà meglio corredare l'intero viadotto con isolamento sismico o fissare solo il danno dopo il terremoto?
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Un'esperimento ricrea l'esplosione di una supernova
Le supernova sono forse gli eventi più spettacolari che si possano verificare nell'universo: esse emettono più luce di un'intera galassia. Poi una volta che l'esplosione iniziale è finita, un'onda d'urto viaggia attraverso lo spazio circostante a migliaia di chilometri al secondo. Ma Cassiopea A, è diversa: l'onda d'urto presenta torsioni e nodi, per non parlare di un forte campo magnetico.
Del 1970 gli scienziati si stanno chiedendo da che cosa sono provocati questi effetti. Ora il professor Gianluca Gregori, un fisico presso l'Università di Oxford, crede di aver trovato la risposta con la creazione di un modello sperimentale di supernova.
Del 1970 gli scienziati si stanno chiedendo da che cosa sono provocati questi effetti. Ora il professor Gianluca Gregori, un fisico presso l'Università di Oxford, crede di aver trovato la risposta con la creazione di un modello sperimentale di supernova.
Il modello è stato creato presso l'impianto laser Vulcan presso il Rutherford Appleton Laboratory nel Regno Unito: l'impianto è in grado di erogare un miliardo megawatt di luce per una frazione di secondo.
I ricercatori hanno focalizzato il laser Vulcan su un'asta in carbonio molto sottile che era all'interno di una camera riempita di gas rarefatto: l'asta ha poi riscaldato a qualche milione di gradi Celsius prima di esplodere ed emettendo un'onda d'urto, che è stato catturata sulle fotocamere ad alta velocità.
I ricercatori hanno focalizzato il laser Vulcan su un'asta in carbonio molto sottile che era all'interno di una camera riempita di gas rarefatto: l'asta ha poi riscaldato a qualche milione di gradi Celsius prima di esplodere ed emettendo un'onda d'urto, che è stato catturata sulle fotocamere ad alta velocità.
I ricercatori hanno pensato che l'onda d'urto potrebbe avrebbe reso instabile il gas circostante, ma le telecamere non hanno registrato molta turbolenza nel modello.
Pertanto, i ricercatori hanno creato di nuovo la supernova, ma questa volta hanno aggiunto una griglia di plastica intorno alla canna: questa volta, l'onda d'urto ha presentato turbolenza ed un forte campo magnetico.
Il modello supernova però, non è ancora perfetto - il campo magnetico che crea non è così forte rispetto alla turbolenza che le equazioni suggeriscono che debba essere. Il prossimo passo, quindi, è quello di armeggiare con i gas fino a quando le proprietà del campo magnetico corrisponderanno a Cassiopea A.
Sicurezza biometrica: una tecnologia affidabile?
Un sistema di riconoscimento biometrico è un particolare tipo di sistema informatico che ha la funzionalità e lo scopo di identificare una persona inbase a una o più caratteristiche biologiche e/o comportamentali, confrontandole con i dati precedentemente acquisiti e presenti nel database del sistema, tramite degli algoritmi. I computer quindi ci possono riconoscere dai nostri tratti somatici, dalle voci e dalle impronte digitali...ma si possono ingannare, fingendo di essere qualcun altro?
In progetto di ricerca europeo TABULA RASA sta studiando le carenze nei sistemi biometrici al fine di renderli più sicuri: il software sviluppato dai ricercatori previene tali attacchi, dove il movimento è un elemento chiave. In primo luogo, c'è il Blink Detection: il software può chiedere all'utente di "fare l'occhiolino" al momento giusto. Un'altra contromisura è rilevazione di movimento: una faccia stampata e un vero e proprio volto non si muovono allo stesso modo.
Anche modelli di impronte digitali sono spesso considerati un metodo perfettamente sicuro di identificazione - ma i ricercatori dell'Università di Cagliari in Italia hanno dimostrato che questo non è sempre vero: un'impronta digitale lasciata su alcune superfici, come il vetro, può essere copiata e riprodotta in pochi minuti, realizzando una sorta di "dito di gomma".
La soluzione a queste repliche è la cosiddetta "valutazione Liveness" che se attivata, rifiuta l'impronta digitale acquisita se la struttura della pelle appare troppo artificiale. Il sistema ha due parametri: il punteggio pattern match (corrispondenza del motivo delle impronte) e il punteggio Liveness( vivacità).
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Nano-impulsi per la conservazione ed il restauro
Ricercatori finanziati dall'UE hanno sviluppato nano-materiali innovativi per migliorare la conservazione del nostro patrimonio architettonico e culturale.
Il nostro obiettivo", dice il professor Gerald Ziegenbalg del IBZ Salzchemie,"era quello di trovare nuove possibilità per consolidare pietra e malta, soprattutto in edifici storici, dato che i prodotti disponibili al momento, non hanno soddisfatto l'intera gamma di esigenze."
Il nostro obiettivo", dice il professor Gerald Ziegenbalg del IBZ Salzchemie,"era quello di trovare nuove possibilità per consolidare pietra e malta, soprattutto in edifici storici, dato che i prodotti disponibili al momento, non hanno soddisfatto l'intera gamma di esigenze."
Ziegenbalg è stato il coordinatore del progetto Stonecore: nato da soli tre anni, ha sviluppato e commercializzato un nuovo tipo di materiale che penetra dritto nella pietra, proteggendola senza alcun rischio di danni o residui nocivi.
Il concetto alla base del nuovo materiale sviluppato da Stonecore è composto da nanoparticelle di calce sospese in alcool, una sostanza che evapora completamente con l'esposizione all'aria: le nanoparticelle poi reagiscono con l'anidride carbonica in atmosfera per formare calcare.
Questa innovazione è sul mercato con il marchio CaLoSil. È disponibile in varie consistenze - liquidi e paste - e in un certo numero di formulazioni a base di alcol; il prodotto viene applicato per immersione, a spruzzo o iniezione nella pietra.
Il team ha inoltre sviluppato un innovativo strumento di micro-foratura e affinato una tecnica esistente per misurare l'assorbimento di acqua di pietra ed una nuova tecnica per misurare il degrado superficiale.
Link al sito del progetto:
Ricerca sul Cancro: respirare meglio con PulmoStent
Molti pazienti affetti da cancro ai polmoni hanno problemi di respirazione - e se non possono essere curate, respirare può diventare un calvario implacabile. "Stent" polmonari - supporti tubolari inseriti nel polmone - possono aiutare. Ricercatori finanziati dall'UE stanno migliorando questa tecnica con un nuovo tipo di stent progettato per migliorare ed estendere la vita delle persone che attraversano le fasi finali della malattia.
Il professor Stefan Jockenhövel di Helmholtz dell'Istituto del Uniklinik RWTH Aachen per Ingegneria Biomedica, coordinatore del progetto, ha dichiarato che questo nuovo dispositivo è stato progettato per aiutare i pazienti in fase terminale respirare più facilmente e comporta un rischio molto più basso di infezione: si è notata infatti una riduzione della crescita di tumori nella zona di applicazione.
Il PulmoStent è stato realizzato in rete metallica rivestita in poliuretano e rivestito con uno strato funzionale delle cellule per mantenere il muco in movimento. Si rilascia anche un farmaco che blocca la crescita del tumore in stent.
Nel caso di impianti solo maglia, i tumori possono crescere proprio attraverso le lacune e bloccare le vie respiratorie. Se la rete è ricoperta da uno strato di silicone di stallo del tumore, si interrompe la funzione del rivestimento naturale delle vie aeree, causando potenzialmente un accumulo di muco nella zona dello stent, che a sua volta può causare la polmonite.
Aiutando i pazienti a respirare più facilmente, il PulmoStent potrebbe consentire molti a rimanere a casa piuttosto che in ospedale durante le fasi finali della malattia, senza la necessità di un trattamento invasivo frequente per mantenere le vie respiratorie aperte.
Il progetto si concluderà a marzo 2015 e saranno necessari ulteriori test e messe a punto; ottenere l'approvazione per l'uso nella pratica clinica sarà il passo successivo.
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Stampanti laser 3D: un nuovo mondo di innovazioni su piccola scala
L'avvento di stampanti laser desktop che possono riprodurre oggetti tridimensionali sta rapidamente cambiando il panorama produttivo. La prossima generazione di stampanti 3D è stata inaugurata dal FEMTOPRINT, progetto finanziato dall'Unione Europea , che ha prodotto una stampante compatta che può generare piccoli oggetti di vetro tre volte più resistenti dell'acciaio.
La stampante dispone di una vasta gamma di potenziali applicazioni - nell'industria, nella medicina, i computer, la ricerca e le università.
La gamma di prodotti che si può creare è vasta:
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chip di memoria;
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biochip per l'analisi medica;
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microchip utilizzati nei dispositivi di monitoraggio ambientale;
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dispositivi di memoria ottici riscrivibili in grado di archiviare dati critici in vetro per migliaia di anni.
"Il laser assomiglia a un processo di stampa, nel senso che si trasforma il materiale che stiamo lavorando in qualcos'altro", spiega Yves Bellouard, coordinatore della Eindhoven University of Technology . "Con FEMTOPRINT, questi oggetti possono essere fabbricati rapidamente ad un costo molto più basso di quanto non fosse possibile in precedenza. La stampante libererà i progettisti e gli ingegneri dal dover assumere società esterne per produrre i loro nuovi prodotti e piccole imprese e le organizzazioni di ricerca potranno concentrarsi sui propri progetti e idee."
La stampante è a forma di cubo e può stare su un tavolo; il laser stesso è più piccolo di una scatola da scarpe. Scrive modelli su vetro in un'unica passata, in modo rapido e semplice, utilizzando un fascio laser a bassa potenza. Gli impulsi di laser sono incredibilmente rapidi, pari a un milionesimo di miliardesimo di secondo.
La stampante è già in commercio da dicembre 2013.
La stampante è già in commercio da dicembre 2013.
Schermature magnetiche per missioni nello spazio
Immaginiamo che la vita nello spazio non sia facile: tra i tanti pericoli che un astronauta può incontrare ci sono l'esposizione ai raggi e radiazioni mortali, che possono sviluppare malattie come il cancro.
L'UE sta sviluppando un progetto chiamato SRS2 e sta studiando un sistema di schermi magnetici leggeri per proteggere gli astronauti in missione: aumentare lo spessore delle pareti dei veicoli spaziali sarebbe sufficiente per la protezione dalle particelle di bassa energia dal sole e da raggi cosmici ad alta energia. Il principio del funzionamento di questi schermi è simile a quello dello scudo magnetico terrestre, che protegge l'uomo dalle radiazioni cosmiche.
L'idea, originariamente proposta nel 1969 dall' ingegnere spaziale Wernher von Braun, è quello di utilizzare un magnete superconduttore per creare lo scudo: questi magneti infatti producono campi magnetici più forti e più efficienti, che utilizzano magneti più piccoli e leggeri rispetto a magneti realizzati con materiali convenzionali come il rame o alluminio.
Il materiale scelto per la creazione dello scudo è il Diboruro di Magnesio (MgB2): scoperto nel 2001 e può condurre a -263°C.
Link articolo e sito Progetto SR2S (in inglese):
Nuovi materiali per aerei più "verdi"
Alcuni ricercatori finanziati dall'UE hanno utilizzato nanotubi di carbonio per creare materiali eccezionalmente forti, leggeri e convenienti per componenti di aerei. Grazie all'utilizzo di questi materiali si potranno realizzare aerei più leggeri e che brucino meno carburante.
Inoltre in termini economici il progetto rappresenta un grande impulso alla competitività dell'industria europea dei trasporti.
L'obiettivo è quindi quello di migliorare le prestazioni ambientali e ottimizzare i costi.
I materiali scelti sono polimeri rinforzati con fibra di carbonio in quanto forniscono peso ridotto ed alta resistenza con un risparmio di costi: una combinazione interessante per l'industria aerea.
Il progetto, finanziato dall'UE, IMS e CPS ha contribuito a questo progresso sviluppando una nuova tecnologia di fabbricazione a stampo che produce componenti integrati. Questa integrazione permette ai produttori di eliminare una serie di parti metalliche, con l'obiettivo di ridurre il peso del mezzo e dei costi di produzione.
Il team ha anche creato un tessuto in fibra di nanotubi di carbonio puro e filamenti di esso.
Le molecole di carbonio a forma tubolare, hanno proprietà insolite che li rende molto utili in una varietà di applicazioni elettriche e meccaniche: ad esempio possono essere installati nelle ali degli aerei, per fornire protezione contro i fulmini, grazie alla loro elevata conducibilità. Questo uso ridurrebbe ulteriormente il peso rispetto alle parti metalliche attualmente utilizzate per tali componenti, ovvero il rame.
Dalla fine del progetto, nel settembre 2013, le aziende partecipanti hanno iniziato a produrre i nanotubi su larga scala grazie ai risultati dei ricercatori.
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