IL PROGETTO I PROTAGONISTI
ECONAUT I PROTAGONISTI Sly Marine srl - Cantiere nautico Italiano nato in Romagna nel 2005 specializzato nella produzione di imbarcazioni a vela da 38 a 60 piedi. Barche da sogno che non lasciano dubbi su performance e design. Produce Sly38 che farà da cavia per il progetto EcoNaut. Riba composites srl - Azienda romagnola specializzata nella produzione di componentistica in carbonio. Per la nautica Ri.Ba produce alberi e accessori (quali assi timone, bompressi, derive mobili ruote, ) in carbonio ad elevate prestazioni. Centro Interdipartimentale per la Ricerca Industriale (CIRI) - Facoltà di Ingegneria dell - Centro di ricerca d eccellenza, dotato di personale qualificato, attrezzature e laboratori all avanguardia. Ha base a Marina di Ravenna e conduce sia ricerca di base che ricerca applicata nel settore della nautica. La filiera della nautica Partner di EcoNaut, sub-fornitori facenti parte attiva del programma di ricerca. Alcune tra le più importanti aziende della catena di fornitura nella nautica contribuiranno al progetto mettendo a disposizione risorse umane e tecnologie per lo sviluppo di una gamma prodotti a minor impatto ambientale.
ECONAUT DEFINIZIONI È eco-sostenibile ogni consumo che lasci alle generazioni successive la stessa quantità e qualità di risorse ereditata dalla generazione precedente. Consideriamo quindi 100% eco-sostenibile ogni consumo che si basi su fonti rinnovabili, riutilizzabili e con un bilancio CO2 a fine vita = 0. OBIETTIVI 1) Diffonde una coscienza ecologica come valore base per un corretto stile di vita. 2) Definisce e divulga modalità progettuali/produttive eco-sostenibili 3) Realizza campionature testate di materiali eco-sostenibili 4) Realizza campionature testate di procedure produttive eco-sostenbili. 5) Ricerca e trasmette l applicazione dei concetti di recupero e riciclabilità (es.: DfD o DfR) 6) Realizza uno o più prototipi per quanto possibile secondo i dettami del progetto
ECOSOSTENIBILITA NELLA NAUTICA 1998, anno nel quale è entrata in vigore la Direttiva Europea 94/25/CE (la Direttiva che prevede e regola la cosiddetta marcatura CE per le imbarcazioni da diporto); Il RINA, il Registro Italiano Navale ha raccolto la sfida di questi anni proponendosi come primo Ente di Classifica al mondo a proporre, specificatamente per delle unità da diporto di lunghezza superiore ai 35 metri, uno standard che sia garanzia dei più alti livelli in materia di protezione ambientale, con norme che vanno oltre quanto previsto dalle normative internazionali. Lo standard "Green Star" è quindi una notazione che va ad arricchire il certificato di classe di una nave da diporto, garantendo l'adozione di soluzioni tecniche finalizzate alla prevenzione dell'inquinamento del mare e dell'aria.
GREEN PLUS È un certificazione per le navi che valuta 12 fonti di inquinamento a cui attribuisce un valore e che sommati determinano il valore della nave (yacht).
ECOSOSTENIBILITA NELLA NAUTICA Problematiche di prodotto e di processo non solo per navi oltre i 35 metri, ma anche per natanti da diporto: elevata riciclabilità del manufatto; uso di stampi semplici e/o costruzioni prive di stampi; pulizia degli ambienti di lavoro; riduzione dell energia richiesta per la produzione dei manufatti.
LIFE CYCLE ASSESSMENT Life Cycle Assessment è la metodologia per valutare correttamente e nella sua globalità l'impatto ambientale di un manufatto. Secondo il Life Cycle Assessment un prodotto è analizzato in ogni sua fase di produzione, e non soltanto in quella del consumo, per calcolare complessivamente il suo impatto ambientale. In altre parole si analizza il costo energetico al pianeta del manufatto valutando i consumi in tutte le fasi/attività necessarie quali: 1) estrazione materie prime e loro trasporto. 2) trattamento/trasformazione delle m.p. in semilavorati e loro trasporto 3) fabbricazione del prodotto 4) distribuzione del prodotto 5) usoeconsumodelprodotto 6) recupero e riutilizzo
LINEE DI AZIONE Materiali Processo produttivo Compositi facilmente separabili Impiego di materiali ecologici Riduzione dell impiego di materiali chimici Prodotto nautico Progettazione Riduzione dell energia utilizzata per il processo Design for Recycling (DfR) Design for Disassembly(DfD) Semplificazione delle forme Facilitazione allo smontaggio Uso Impianti sicuri riguardo la dispersione di gas e liquidi Impiego di materiali a bordo non facilmente disperdibili
DfR (Design for Recycling) e DfD (Design for Disassembly) Definizione: un processo attraverso il quale un prodotto e le sue parti possano essere facilmente Riutilizzate o Ricostruite o Ripristinate o Riciclate è un processo compatibile con il DfD. Strategie del DfD: Ci sono due differenti strategie nel DfD: Product Disassembly attitudine del prodotto ad essere scomposto facilmente nei suoi componenti e/o parti. Material Disassembly attitudine del prodotto/componente ad essere scomposto facilmente nei suoi materiali basici.
attività
attività
OR1: compositi a matrice naturale Obiettivi Realizzazione di un prototipo funzionante di natante a vela con fibre di bamboo. Verrà anche vagliata la possibilità di accoppiamento con matrici biodegradabili (termoplastiche, p.es. amido-sorbitolo o acido polilattico, o termoindurenti: p.es. a base di olio di castoro o di soia) per ottenere un composito completamente sostenibile e biodegradabile. Attività realizzazione di provini dei materiali di interesse; la progettazione e realizzazione di uno stampo per la realizzazione di uno scafo in composito con matrice di bamboo. Lo stampo richiede una progettazione completamente diversa rispetto alla costruzione in vetroresina a causa della diversa rigidezza delle singole fibre di bamboo; deposizione robotizzata delle fibre di bamboo e dell impregnante; test di deposizione robotizzata di composito con matrice di bamboo e poliolefine.
Obiettivi OR2: metodologie di calcolo per materiali a forte anisotropia Messa a punto di uno o più modelli numerico-sperimentali per uso ottimizzato dei materiali compositi di nuova generazione. Mediante questi modelli sarà possibile ottimizzare la disposizione e l analisi delle laminazioni. Generazione di una lista sequenziale di pelli e modelli CAD 3D e 2D delle pelli in posizione finale e sviluppate in piano. Calcolo dei margini di sicurezza, del fattore di sicurezza e del failure index, e visualizzazione in forma di mappatura. Attività Il sistema di calcolo ad elementi finiti permette di scomporre una struttura complessa in elementi basici che replicano il comportamento strutturale di un concio elementare del componente. In tal modo, definito il comportamento del singolo elemento, sarà possibile ricostruire il comportamento dell intera struttura. La messa a punto del comportamento del singolo elemento (attraverso la caratterizzazione strutturale mediante provini in laboratorio) diventa quindi il punto di partenza e l attività principale di questo OR. Al termine della realizzazione dei prototipi di natanti, verranno verificate sui prototipi stessi, le previste condizioni di lavoro, in modo da validare completamente i modelli numerico-sperimentali.
OR3: poliolefine per la nautica Obiettivi Questo OR prevede la progettazione e realizzazione di un prototipo di scafo e interni in materiale poliolefinico di tipo polipropilene, caricato opportunamente per ottenere i valori adeguati di resistenza strutturale. La stessa tecnologia sarà applicata con possibilità di saldatura di lastre di materiale plastico anche per gli interni strutturali e non del natante. Materiale poliolefinico ad alto modulo per l impiego nautico. Produzione di piccole quantità di tale materiale per i test e i prototipi. Attività Impiego di materiale poliolefinico ad alto modulo e con capacità di essere deposto senza il classico stampo a pressofusione. Più in dettaglio sono previste le seguenti attività: messa a punto in laboratorio (presso il sostenitore Basell) del nuovo composto; progettazione e realizzazione di un prototipo di scafo con tale materiale; progettazione e realizzazione di un prototipo di interni in materiale poliolefinico.
Obiettivi OR4: sistemi di formatura senza stampo Analisi della deposizione di materiale semi-fluido da parte di robot antropomorfi. Attività Impiego di robot antropomorfo per l accurata deposizione di materiale semi-fluido (poliolefine, gelcoat, ecc.) sugli stampi per la realizzazione dello scafo. Date le dimensioni degli scafi il robot non è in grado di coprire completamente il campo di lavoro. E quindi necessario che il robot venga trasportato da un portale (con ulteriori 3 assi di movimento) che consenta la movimentazione lungo tutta la superficie dello stampo. I vantaggi dell uso di un sistema robotizzato possono essere riassunti in: completa ripetibilità della deposizione; precisione di posizionamento e quindi di spessore del materiale deposto; precisione dimensionale superiore del manufatto; pulizia in cantiere; riconfigurabilità mediante riprogrammazione del prodotto; completa integrazione con sistemi CAD/CAM (progettazione assistita e design) per la produzione.
OR5: produzione a basso impatto ambientale di componentistica nautica Obiettivi Progettazione e realizzazione di un albero avente profilo alare in materiale composito, realizzato con processo a basso impatto energetico. Analisi in real-time del comportamento strutturale dell albero. Attività Le attività necessarie allo sviluppo di un componente molto complesso come un albero per natante a vela passano attraverso queste fasi: laminazione di preimpregnati con metodo sottovuoto e ciclo in autoclave; stampaggio in pressa; polimerizzazione sottovuoto e ciclo termico; realizzazione di modelli con lavorazioni meccaniche CNC; realizzazione di stampi in materiali compositi e/o leghe leggere; Questo OR prevede inoltra la realizzazione ed installazione di un sistema di controllo attivo e verifica del comportamento strutturale dell albero durante il suo funzionamento reale.
Risultati attesi Uno scafo di 38 piedi con componenti ecocompatibili e l applicazione delle metodologie di progettazione DfR e DfD; Componentistica installata secondo nuovi principi di eco-compatibilità; Un albero in materiale composito (a base carbonio) che abbia caratteristiche meccaniche estremamente simili a quello in corpo unico e che utilizzi un processo produttivo con risparmio energetico di oltre il 40% nella fase di cottura. Una metodologia di calcolo efficace che permetta di avere valutazioni preventive del comportamento strutturale del manufatto molto accurate. Tale manufatto potrà essere in composito di carbonio, composito a matrice naturale oppure una poliolefine a singolo componente.
Eco-N index Individuazione di un indice per la misurazione adatto alle imbarcazioni da diporto che valuti non solo le caratteristiche di rispetto dell ambiente nell uso, ma anche le migliori scelte progettuali, le migliori metodologie di produzione in termini green e l impiego di materiali ecocompatibili.
SLY 38 Progetto Marco LOSTUZZI Imbarcazione da regata/crociera con progetto completamente guidato dai principi DfR e DfD. Buone performance a vela Buon rating sia IRC sia ORC Int. Imbarcazione marina Spaziosa sia internamente sia esternamente Ben organizzata per le regate Confortevole in crociera Accessibile per manutenzione
Prof. Ing. Alfredo Liverani Simulazione CFD e VPP Carena a 6 kn
Conclusione Primo prototipo in produzione attualmente. Attualmente in elaborazione la sostituzione del motore a combustione interna in una unità ibrida (probabilmente nel secondo prototipo). In prova alcuni compositi a base di iuta e resina ecocompatibile per la sostituzione di rivestimenti interni. Coinvolgimento attivo della rete dei fornitori per l ottenimento del massimo risultato in termini di ecocompatibilità del prodotto completo.
Conclusione