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Progetti di ricerca

Progetti cofinanziati dall’Unione europea - FESR, Pon Ricerca e Innovazione 2014-2020

"Sistemi sOlari termodinamici e fotovoLtaici con Accumulo peR co-GeneRazIone e flessibilità Di rete" SOLARGRID

Responsabile scientifico:  Maurizio De Lucia

Sintesi del progetto

Il progetto SOLARGRID (Sistemi sOlari termodinamici e fotovoLtaici con Accumulo peR co-GeneRazIone e flessibilità Di rete) mira all’innovazione e all’upgrade dei componenti e dei sistemi connessi alle tecnologie Concentrating Solar Power (CSP) e Concentrating PhotoVoltaic (CPV) con l’obiettivo generale di migliorarne le prestazioni energetiche, la competitività economica e nell’ottica dell’integrazione all’interno di reti avanzate per la gestione dell’energia.

Tale obiettivo generale sarà perseguito attraverso i seguenti target specifici:

  • Miglioramento delle performance energetiche e dell’affidabilità di sistemi e dei singoli componenti degli impianti CSP e CPV, grazie all’identificazione e allo sviluppo avanzato di soluzioni tecnologiche;
  • Incremento della capacità di accumulo termico e, quindi della flessibilità di utilizzo del calore, grazie alla sperimentazione, alla modellazione e allo sviluppo di componenti per i sistemi di accumulo energetico.
  • Individuazione delle configurazioni a elevato trade-off economico/prestazionale e ottimizzazione dei parametri di soluzioni avanzate di ibridizzazione/integrazione con sistemi energetici convenzionali e non, dotati di sistemi di accumulo energetico, integrati in rete.
  • Integrazione dei sistemi di produzione, in presenza di accumulo distribuito, all’interno di microreti energetiche, per la fornitura di servizi energetici, di tipo elettrico e termico, e conseguente sviluppo di strategie di controllo e gestione.
  • Individuazione di soluzioni eco-efficienti delle diverse tecnologie presentate, attraverso valutazioni di tipo LCC (Life Cycle Costing) e LCA (Life Cycle Assessment).

RISULTATI: I risultati della ricerca, le soluzioni tecnologiche e le strategie di controllo e gestione individuate saranno validate in campo, mediante attività sperimentali su dimostratori che saranno opportunamente aggiornati, se esistenti, o da realizzare ex-novo.

 

Progetti cofinanziati nel quadro del POR FESR Toscana 2014-2020

 

"Switch Layer 3 per Rete Ethernet di Treno" LAYER 3

Responsabile scientifico: Andrea Rindi


Sintesi del progetto

Il progetto Layer 3 ha come obiettivo la realizzazione prototipale di un dispositivo elettronico denominato “Switch Layer 3 per rete ETHERNET di treno”, equipaggiato con processori di nuova generazione (“Packet Processors”) in grado di velocizzare di 3 ordini di grandezza (rispetto alla capacità attuale) il processo di filtraggio, analisi e instradamento (routing) dei pacchetti di dati che vengono trasferiti su una rete ETHERNET installata a bordo treno.
Layer 3 presenta notevoli criticità progettuali da affrontare quali, ad esempio, le frequenze dei segnali da gestire (fino a 10 Gbit/sec), i collegamenti del processore principale sul circuito stampato della scheda di supporto (dai 280 piedini dei processori attuali (“chip switch”) fino ai 1500 piedini dei “packet processor”, la maggiore quantità di energia termica da dissipare, l’estensione della gamma delle possibili tensioni di alimentazione dell’apparato, l’integrazione di un componente hardware di sicurezza a supporto dei requisiti di “cybersecurity” oggi necessari sui dispositivi.
"Automazione dei Processi Manufatturieri delle Sonde Ecografiche"  A-PROMISE

Responsabile scientifico: Yary Volpe

Sintesi del progetto

Il sensore con cui si rilevano le immagini medicali con segnali ad ultrasuoni, ovvero la sonda, cuore di ogni apparato ecografico, è sede di complesse soluzioni tecnologiche fondate su discipline di vario genere, come deriva dalla duplice natura dell’energia in transito attraverso di essa. La ricerca di soluzioni per il sensore che rispondano a specifici requisiti prestazionali e finanziari rappresenta l’aspetto più delicato nella messa a punto di un sistema ecografico.

L’idea del progetto è generare le conoscenze tecnologiche necessarie per ottenere il salto di qualità dalle lavorazioni “quasi artigianali” oggi in uso, in Esaote come presso tutti i produttori mondiali concorrenti, verso soluzioni di automazione del ciclo produttivo delle sonde ecografiche con caratteristiche di elevata precisione, affidabilità, programmabilità.

Le innovazioni apportate dal progetto consentiranno di dar luogo ad un nuovo processo costruttivo delle sonde ecografiche che permetta, oltre ad una migliore qualità e competitività produttiva dei modelli attuali, la realizzazione di nuovi prodotti, non possibile con gli approcci “quasi artigianali” attuali, quali sonde a matrice 2D o sonde ad alta frequenza che richiedono il conseguimento di limiti di lavorazione non possibili con le tecniche attuali, per quanto spinte.

Si tratta di procedere alla messa a punto di nuovi processi industriali di lavorazione di sonde ecografiche, basati su automazione e robotica, rivolti a dare maggiore efficienza, affidabilità e qualità agli stessi processi produttivi (saldatura, taglio, incollaggio), ad un miglioramento delle condizioni di lavoro nei processi industriali “labour-intensive” e “operator-oriented” (saldatura, incollaggio) e ad un aumento di competitività del sistema industriale, specialmente a livello internazionale (concezione di nuovi prodotti, maggiore resa, migliore qualità produttiva, minori scarti). Il tema rientra in pieno nel paradigma di Industria 4.0 in quanto si tratta di messa a punto di un nuovo processo di fabbricazione, in senso globale, tramite introduzione di nuovi processi automatizzati in fasi specifiche della lavorazione.

Conseguire un tale risultato è un salto di qualità essenziale per realizzare e consolidare in Toscana un polo produttivo di sonde ecografiche per imaging medicale in grado di competere ai massimi livelli internazionali. Si tratta di un risultato oggi possibile qui in Toscana per un fattore di unicità che vede concentrate su questo territorio tutte le competenze necessarie per affrontare con successo questa sfida tecnologica per diventare un’area “ME FIRST” per la progettazione/fabbricazione delle sonde ecografiche. Per altro è un concentrato di competenze tra organizzazioni che hanno già avviato collaborazioni tra loro sulle tematiche interessate.

"Multi Fuel Smart Charging Station" MUST


Responsabile scientifico: Maurizio De Lucia

Sintesi del progetto

In relazione all’attuale e prevedibile notevole sviluppo a medio e lungo termine dei sistemi di mobilità stradale elettrica, i rivenditori di carburanti dovranno adeguare i prodotti e i servizi che offrono adattando la rete e il loro modello di business, dovranno modificare il layout delle loro stazioni di servizio e sfruttare nuovi strumenti digitali. Il progetto MUST prevede di studiare le nuove strutture energetiche delle stazioni di servizio stradali in relazione:

  • alla fornitura di energia per i veicoli stradali mediante una pluralità di vettori energetici: combustibili allo stato liquido e gassoso sia fossili che rinnovabili (biocombustibili e di sintesi da energia elettrica rinnovabile), energia elettrica da rete e/o autoprodotta sia da fossili che da fonti rinnovabili,
  • all’autoconsumo energetico della stazione con tutti i suoi servizi,
  • alla vendita di servizi alla rete elettrica nazionale.

Un secondo obiettivo è quello di sviluppare innovativi sistemi di gestione automatica dei flussi di energia della stazione correlati con nuovi modelli di business, utilizzando tecniche di Intelligenza Artificiale e innovativi sistemi di comunicazione tra la stazione ed i veicoli che vi si approcciano.

Un ulteriore obiettivo è quello di realizzare un dimostratore di una nuova struttura energetica in una stazione esistente in relazione a quanto emergerà dagli studi relativi agli obiettivi precedenti per verificarne, per quanto possibile (in particolar modo per l’autoproduzione sia da fonte fossile che rinnovabile, il fast-charging dei veicoli elettrici e la gestione energetica intelligente della stazione con i propri servizi), la validità degli stessi. Questo ultimo obbiettivo intende superare gli attuali limiti della rete che verrebe messa in crisi da assorbimenti di energia molto consistenti per brevi periodi (fast-charging).

"REsearch to INspire the Future" REINForce 
Contratto di Sviluppo “INSPIRE THE FUTURE” CDS000609

Responsabile scientifico: Andrea Rindi 

Sintesi del progetto

Progetto finalizzato allo sviluppo di sistemi tranviari innovativi, di veicoli ferroviari di nuova generazione per il trasporto regionale passeggeri e di nuove piattaforme metro.

Attività di Ricerca:
  • interazione ruota-rotaia;
  • ottimizzazione strutturale;
  • dinamica di marcia;
  • sistemi HVAC;
  • ottimizzazione energetica;
  • metodi numerici.
“SvilUppo di un ambiente Innovativo per l'analisi e l'ottimizzazione di turbine eoliche basato su intelligenza arTificiale e tecniche per high pErformance computing”  SUITE 
Responsabile scientifico: Alessandro Bianchini

Sintesi del progetto

Progetto finalizzato allo sviluppo di un innovativo ambiente integrato di progettazione per turbine eoliche. I principali vantaggi attesi consistono nella drastica riduzione del time-to-market e nella massima efficienza energetica dei futuri generatori; infatti, grazie ad un elevato livello di automazione, sarà possibile introdurre sul mercato nuove turbine ad elevatissime prestazioni in tempi dimezzati rispetto agli standard attuali, aumentando così la competitività dell’eolico e favorendone l’ulteriore espansione nel “mix energetico”. Il nuovo ambiente di progettazione sarà in grado di gestire geometrie complesse e valutarne le prestazioni con i più avanzati metodi di analisi CAE (Computer Aided Engineering). La gestione delle geometrie si avvarrà di moderne tecniche di Digital Geometry e Mesh Morphing, che permettono l’adozione di forme arbitrariamente complesse (topology-free). Un simile risultato può essere realizzato solo sfruttando appieno le opportunità offerte da tecniche di AI (Artificial Intelligence) combinate con HPDA (High-Performance Data Analysis) per la gestione di grandi quantità di dati (Big Data).
"Nuovo processo per la stampa di decorazioni di accessori moda con inchiostri metallici" METALINK

Responsabile scientifico: Stefano Caporali


Sintesi del progetto

L’obiettivo del progetto è quello di sviluppare, impiegando inchiostri di metalli preziosi applicati con tecnologia laser, una innovativa tecnologia di stampa digitale su manufatti sia metallici che ceramici. Una volta ottimizzato il processo e completato il prototipo di stampante, si potranno realizzare design personalizzabili con decorazioni in metalli nobili su materiali leggeri e resistenti soddisfacendo così alle richieste più performanti di settori quali: moda, luxury, automotive and aerospace incrementando così l’offerta di prodotti innovativi e di qualità dell’industria toscana del settore. Il prototipo di stampante, che verrà realizzato nel progetto, sarà integrato di sistema laser gestito da un software di stampa intelligente dotato di sensoristica IOT per il controllo di processo ed il riconoscimento di immagini, che ne permetterà l’interconnessione con la rete aziendale, in ottica Impresa 4.0.
"PROspezione e Trivellazione Efficiente ed Universale per applicazioni near Shore"  PROTEUS

Responsabile scientifico: Luca Pugi

Sintesi del progetto

Le applicazioni “Near-Shore” e “Very Near Shore” riguardano bassi fondali con profondità che variano da pochi centimetri fino a 10-20 metri. Il progetto Proteus propone la realizzazione di una piattaforma anfibia facilmente trasportabile sia via terra sia via mare, modulare, equipaggiata con sistemi atti a diagnostica, automazione e valutazione delle condizioni di scavo in linea con le tecnologie abilitanti I4.0. Lo Sviluppo del nuovo apparato di prospezione geognostica prevede l’uso di tecniche di progettazione avanzate inerenti la meccatronica e l’ottimizzazione strutturale. Riveste grande importanza la valutazione di impatto ambientale della macchina con riferimento agli accorgimenti utilizzati per incrementare la sua eco-compatibilità rispetto all’uso in aree «sensibili» marine e lacustri.
"Sviluppo di un presidio Medico Avanzato con l'uso di Risorse Tecnologiche innovative sulle AMBULANze" SMART AMBULANCE

Responsabile scientifico: Monica Carfagni


Sintesi del progetto

Il fine del progetto è la realizzazione di un innovativo presidio medico d’emergenza, a bordo di un veicolo polifunzionale (smart ambulance), dotato di autonomia energetica – grazie alla presenza di pannelli fotovoltaici - e di capacità di penetrazione estese– grazie alla presenza a bordo di un drone. Questo fungerà anche da antenna radio per i collegamenti alla rete senza fili e per l’integrazione del presidio operante sul campo in una grid interattiva, i cui altri gangli sono la remota centrale operativa medica, il sistema di controllo elettronico del traffico, il sito dell’incidente, in ultimo gli infortunati stessi, quando dotati di cellulare ed in grado di usarlo. L’intero design interno del vano sanitario sarà ripensato in modo da massimizzare l’igiene operativa, anche mediante l’utilizzo di nuovi materiali per l’arredo e con l’utilizzo di sistemi innovativi per la sanificazione dell’aria circolante nell’ambulanza. In tale contesto, saranno migliorati il confort del paziente e le condizioni operative mediante l’integrazione di tecnologie di domotica avanzata e per la cancellazione del rumore ambientale. Ulteriori migliorie prevedono l’assistenza del pilota del veicolo con l’utilizzo della tecnologia HUD (Head Up Display) e la realizzazione di un sistema integrato di monitoraggio del paziente. La smart ambulance costituirà un gioiello tecnologico in grado di ridurre i tempi di intervento, cruciali per salvare vite umane, di ampliare il raggio d’azione a siti difficili da raggiungere e localizzare, di anticipare le cure con tecniche di telemedicina, di interagire con le piattaforme smart-city, aumentando la sicurezza propria e degli altri.

“Processi di digitalizzazione delle imprese nel settore turistico in Toscana” - PRODEST Accordo di collaborazione scientifica ex DGR 1400/2019 CUP ST 5391.22032019.138000001_1006

Responsabile scientifico: Filippo Visintin

Sintesi del progetto

Il progetto PRODEST “Processi di digitalizzazione delle imprese nel settore turistico in Toscana”, finanziato dalla Regione Toscana, ha portatoad una rilevazione del livello di maturità digitale delle imprese toscane che operano nel settore turistico.

Il progetto è stato realizzato da un partenariato multidisciplinare, composto da: Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e Scienze Matematiche, Università di Siena (Coordinatore), Dipartimento di Scienze Politiche, Università di Pisa, Dipartimento di Scienze per l’Economia e l’Impresa, Università degli Studi di Firenze, Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università degli Studi di Firenze, Dipartimento di Scienze Giuridiche, Università degli Studi di Firenze, Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale, Università di Pisa, Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università di Pisa, Istituto per la BioEconomia, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Firenze.

Il progetto ha previsto la somministrazione di un questionario di assessment ad un campione di 253 imprese, con sede nella regione Toscana, operanti a vari livelli della filiera turistica. I risultati dell’analisi sono stati riportati nel report “Assessment e Analisi dei Processi di  Digitalizzazione delle Imprese Toscane nel Settore Turistico”.

Nell'ambito del progetto il Dipartimento di Ingegneria industriale si è occupato della somministrazione di questionari di assessment,  della scrittura del report finale, e della creazione di web abb, ospitate nei server del dipartimento, che consentono la visualizzazione e l’analisi delle risposte dei questionari.

“Somministrazione e analisi di questionari di assessment tecnologico a PMI delle filiere manifatturiere (produttive e di servizi) della Toscana”-STIA 4.0  Accordo di collaborazione scientifica ex DGR 1119/2018 CUP ST 1997.09022018.124000003_1006


Responsabile scientifico: Mario Rapaccini

Sintesi del progetto

Il progetto di ricerca-intervento STIA4.0 è finalizzato a:

- ricostruire le modalità con le quali le imprese interessate ai processi di digitalizzazione modificano ed orientano i loro modelli di business;

- fornire indicazioni di policy relativamente alle azioni regionali in materia di trasferimento tecnologico, individuando modalità e strumentazioni orientate a favorire il matching pubblico-privato rispetto all’accesso alle tecnologie digitali o riconducibili in generale a Industria 4.0;

Il progetto coinvolge l’Università degli Studi di Siena - Dipartimento di Studi Aziendali e Giuridici e Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e Scienze Matematiche, l’Università degli Studi di Firenze - Dipartimento di Scienze per l’Economia e l’Impresa, Dipartimento di Ingegneria Industriale, Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, L’Università degli Studi di Pisa– Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale, Dipartimento di Ingegneria dell'Energia, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni

Il progetto prevede la somministrazione diretta di n. 400 questionari di assessment tecnologico ai principali settori/filiere manifatturiere (produttive e di servizi) presenti in Toscana e la realizzazione di n. 5 focus group/panel con imprese, enti gestori, policy maker.

Ultimo aggiornamento

22.04.2022

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