Ldb OpenLab_Licciulli - prototipazione di materiali avanziati (parte 1)

Prototipazione di materiali avanzati Antonio Licciulli

Lecce, 24 Novembre 2014

1 Licciulli "Open lab" tribute 1 - 07 gennaio 2015

Outline

Introduzione: ingegneri designer, materia e forma

La stampa 3D tra aspettative e disillusioni

Case studies: dall’aerospazio ai materiali dentali

Conclusioni


sol-gel Science Q C VD CVI Q Ceramic matrix composite Q Biom aterials Q Rapid prototyping Q Photocatalysis

Overview of research activities

Sol-gel process and nanocomposite coating

Quantum dots in organically modified ceramics and dielectric matrix SiC/C/SiC

Chemical vapor infiltration of ceramic matrix composites

Optical coatings sol gel multilayer optical coatings

Semiconductor thin films gas sensing and electronic nose

1992____1995_____1998_____2001______2004_______2007_______2010_________2014

HA/TiO2 hydroxyapatite coating on titanium

Biomaterials chopped fiber composite for dental restoration

Alumina CMC tough and oxidation resistant composites for aerospace

Rapid prototyping of ceramics, additive and subtractive

Ceramic thermoplastic forming: injection moulding, extrusion

Photocatalytic coatings Nanostructured TiO2 for self cleaning, air and water pollution treatment

Ceramic vanes for aerospace

High surface materials aerogel and porous ceramics

Selective emitters for thermophotovoltaic converters

Surface engineering

Material science

Antibacterial coatings Ag and Cu nanocluster coatings on textile, tiles and mortar


Un sito open source


Usage statistics for www.antonio.licciulli.unisalento.it


La rivoluzione copernicana nel mondo dei materiali

Il modello classico dello sviluppo dei materiali si è invertito: una volta si cercavano applicazioni per i materiali.

Oggi vi sono applicazioni che determinano la creazione dei materiali.

Progettiamo e ingegnerizziamo i materiali secondo le nostre esigenze.


Antonio Licciulli: Scienza e ingegneria dei materiali7 Licciulli "Open lab" tribute 1 - 07 gennaio 2015

Il progresso delle proprietà strutturali dei materiali


Aerogel nanocompositi per il super isolamento termico fino a 800°C

❏9 Licciulli "Open lab" tribute 1 - 07 gennaio 2015

Il controllo delle proprietà ottiche e termiche dei vetri

Mirror effect due to TiO2 coating

Antireflection coating on 3,2x2,4m float glass

AR pilot plant in Campi Salentina (LE)


Spray Coating: antibacterial coating on ceramic tiles❏


The nanosilver technology

Antibacterial properties are emphasized by the size of the silver particlesSurface area ∝ (particle size)-1

Silver particles are evenly dispersed on the fibers

A strong adhesion and durability of the silver coating is the result of in situ photoreduction process


Ag nanoclusters on textiles

• Silver nanoparticles are well dispersed on the surfaces of specimens

• The particles are very small (20-50 nm) with narrow distribution..

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Da vicolo cieco a El Dorado


Technology transfer


• (Thornton JM. (1981) "Disulphide Bridges in Globular Proteins", Journal of Molecular Biology, 151, 261-287

E. Coli Celle treated with con 50µg cm−3

nanoparticecles d’Ag

Antibacterial activity of silver

ØSilver works as a catalyst for oxidation reaction:

ØDenaturation of the sulfide bonds in bacteria proteins

Ø It acts as a catalyst, it only "switches" a reaction on and does not pollute the environment


Antibacterial poliurethane catheter

Antibaterial test on uncoated catheter

Nanosized Ag coated probe

Uncoated probe

Antibaterial test on coated catheter


Technology transfer


Ambiente e sostenibilità

L’incremento demografico e l’utilizzo intensivo delle risorse planetarie rendono indispensabile la riconsiderazione dell’intero ciclo di vita dei materiali

Occorre cancellare dal vocabolario termini quali: rifiuti, immondizia e ridare anche ai materiali dismessi la loro giusta dignità


Il bisogno di una rivoluzione semantica

Immondizia da immundus, im mundus im negazione mundus mondo Sporcizia dal latino sporcus cosparso di macchie, radice indoeuropea sparc cospargere, roba sudicia; l'essere immondo Rifiuto dal francese o spagnolo refutar composta da “re” contro “futar” spargere Pattume dal francese “patauger” impantanarsi pantanoSpazzatura da spazzare, togliere di mezzo PIL Prodotto Interno Lordo dal lat. “Lurdus” sudicio


Il concetto delle 4 “R”

Riduzione : riduzione alla fonte, strategia di tipo preventivo Riuso : riutilizzo diretto del bene di consumo Riciclaggio: riutilizzo del materiale di cui è composto il bene di consumo Recupero: trasformazione per produzione energia o materiali per utilizzo diretto sfruttamento risorse residue prima di uno smaltimento finale

Riduzione

Riuso

Riciclo

Recupero


Cradle to cradle

Cradle to Cradle (C2C) è un approccio alla progettazione che consiste nell'adattare alla natura i modelli dell'industria,

La nuova progettazione riconsidera i processi produttivi assimilando i materiali usati a elementi naturali, che devono rigenerarsi

Cradle to Cradle® teoria sviluppata congiuntamente dal designer William McDonough chimico Dr. Michael Braungart in their 2002


Prodotto interno lordo

Prodotto interno lordo o PIL: produzione totale di beni e servizi dell'economia, diminuita dei consumi intermedi ed aumentata delle imposte nette sui prodotti (aggiunte in quanto componenti del prezzo finale pagato dagli acquirenti) il PIL tiene conto delle transazioni in denaro, e trascura tutte quelle a titolo gratuito

❑ Index of Sustainable Economic Welfare o ISEW distingue tra spese positive (che aumentano il benessere, come quelle per beni e servizi) e negative (come i costi di criminalità, inquinamento, incidenti stradali), considera tutte quelle attività che, pur non registrando flussi monetari, contribuiscono ad accrescere il benessere di una società. ❑Daly,H. & Cobb, J., 1989. For the Common Good. Beacon Press, Boston


Ma non era meglio prima??

❑ I Romani riuscirono a costruire opere imponenti che hanno resistito i millenni. ❑ Gli edifici in calcestruzzo armato sono progettati per durare 50 anni

❑Pont du Gard presso Nimes


La nuova vita delle ceneri

Laterizio riempito con schiuma di ceneri per incrementare l’isolamento termico e acustico

Malta idraulica geopolimerica alternativa al cemento

Blocco da costruzione isolante e alleggerito simile al cemento cellulare (Ytong)


Confronto tra ceneri schiumate e Ytong

Ytong

Ceneri schiumate Unisalento


Economia e predisposizione agli investimenti

Price sensitive

Price insensitive27 Licciulli "Open lab" tribute 1 - 07 gennaio 2015

Ma non era meglio prima??

I Romani riuscirono a costruire opere imponenti che hanno resistito i millenni. Gli edifici in calcestruzzo armato sono progettati per durare 50 anni

❑Pont du Gard presso Nimes


La impollinazione del biodesigner nei laboratori di ingegneria Unisalento



La spada del samurai

Mentre Masamune, temperava una spada, un fabbro che era presente infilò furtivamente la sua mano nell’acqua per sentirne la temperatura, ma Masamune gliela tagliò con un colpo secco

Spesso i fabbri forgiatori di spade erano di nobili origine e si tramandavano i metodi di lavorazione di generazione in generazione

Le spade erano composte dalle più segrete miscele di acciaii morbidi (namagane) e duro (hagame) contenente un’alta percentuale di carbonio.

La lama era resa dura da diversi trattamenti in acqua (tempre)

Il taglio affilato e resistente era ottenuto levigando lo strato esterno


Proteggere o divulgare la conoscenza ?

• Stratasys, Inc. è una azienda che produce macchine per la produzione digitale diretta, stampanti 3D e prototipazionerapida.

• Nel 2007, Stratasys fornisce il 44% di tutte le stampanti 3d del mondo. Stratasys nel 1989 ha introdotto il metodo FDM, un processo brevettato.

• Nel 2009 i brevetti sono scaduti, tutto è esploso ed è andato open-source, e ora ci sono centinaia di macchine FDM sul mercato. Una macchina FDM costava $ 14.000 cinque anni fa e ora si trova una FDM a $ 300


Una stampante 3D a 500euro: 3Drag E con 3DRAG puoi realizzare:

circuiti stampati mediante incisione con minitrapani (euro 106)

stampare il cioccolato (set estrusore Choco euro 178)


La stampante 3D è l’icona della rivoluzione ma non è la rivoluzione (Cattabriga)


La stampa 3D tra aspettative e disillusioni


Envisiontec Ultra

Basic Principle: Digital UV light projection. A digital mask of the sliced section is projected by a high quality DLP projector with UV lamp. Very high building speed (up to 25mm/h); speed production does not depend on number of components. Materials: ABS-like, PP-like, wax based materials.Resolution: 0.015mm to 0.15mm


SRT11

• Salento Racing team partecipa alla Formula SAE (Society of Automotive Engineers),

• mette in competizione gli studenti universitari nella progettazione e realizzazione di una monoposto tipo Formula.

• gli studenti, vengono messi alla prova nell’attività progettuale e nel design


Dalla stampante envisiontec al prototipo funzionale



Dalla ricerca al mercato Ricerca

Mercato

Death valley


Presentations & Public Speaking

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