Laboratorio di Meccanica

Catania - Edificio 13
Responsabile: Guido LA ROSA

Il laboratorio di Meccanica è un laboratorio multidisciplinare nell’ambito della caratterizzazione di materiali e componenti meccanici, delle misure meccaniche e termiche, della fluidodinamica e della meccanica applicata. Sito alla base dell’Ed. 13, ospita le attrezzature di molti gruppi di ricerca relativi a differenti settori scientifico-disciplinari.

I gruppi di Costruzione di Macchine e Metallurgia operano nella caratterizzazione meccanica di materiali e componenti, mediante 4 macchine di prova a fatica ed 2 operanti in campo statico: per le prove di fatica due Instron (8501 con carico fino a ±100 kN e 8872, con carico fino a ±25 kN entrambe con frequenza fino a 20 Hz), una Italsigma per prove ad elevatissimo numero di cicli (in risonanza fino a 20 kHz) ed una Rumul Cracktronic per prove di flessione e torsione a circa 100 Hz. Negli anni sono stati eseguiti test anche su componenti meccanici (giunti saldati, collettori di scarico, …) e biomeccanici (protesi d’anca e ginocchio, cages intersomatiche, …). I test sono eseguiti accoppiando anche rilevamenti nel visibile (fino a 3 microcamere Sony, con tecniche DIC), nell’infrarosso (termocamere FLIR con sensibilità del centesimo di grado) e tecniche di emissione acustica (mediante la strumentazione Vallen). La combinazione di queste tecniche ha prodotto metodi affidabili per il calcolo dei principali parametri di fatica per i quali il Gruppo di ricerca di Catania è riconosciuto tra i capofila a livello internazionale. Le macchine per carico statico sono una Zwick-Roell Z100 per trazione-compressione e torsione, con capacità fino a ±100 kN ed una piccola Instron a trazione fino a 1 kN attrezzata per misure fotoelastiche. Sempre nel settore della meccanica dei materiali si possono eseguire prove mediante una barra di Hopkinson che applica carichi impulsivi ad elevati strain-rate. La barra è corredata da una camera ad elevatissima velocità di acquisizione (fino a 1Mframe/s) per analizzare i fenomeni di frattura ad alta velocità. E’ disponibile anche un banco laser per misure olografiche.

Instron con FLIR e camera Sony per DIC

Zwick-Roell Z100

Barra di Hopkinson

Macchina a fatica per frese endodontiche

In collaborazione con il gruppo di Misure Meccaniche e Termiche sono state realizzate numerose macchine di prova per applicazioni particolari, quali un torsiometro la resistenza delle frese per endodonzia, operante anche in controllo di temperatura, una macchina per testare a fatica frese endodontiche, macchine per prove biassiali e bulge test su elastomeri e tessuti biologici molli. Nell’ambito degli elastomeri sono state realizzate anche camere controllate termicamente con sistemi di carico a compressione. Le macchine realizzate si avvalgono di centraline estensimetriche, di misuratori di spostamento laser, di controlli ad ultrasuoni, di sensori termici.

Nel settore delle Macchine e Sistemi per l’Energia e l’Ambiente, la galleria del vento a circuito chiuso ha una camera di prova a sezione quadrata (500 mm x 500 mm) con una velocità massima pari a 30 m/s con un livello di turbolenza dello 0,4%. Permette di studiare i flussi d'aria attorno a un corpo e le forze generate dall'interazione aria-corpo, misurando le velocità di flusso globali e locali, nonché la pressione e la temperatura intorno al corpo. E’ possibile anche visualizzare il moto del flusso. E’ stato anche realizzato uno strumento per la calibrazione degli anemometri che fornisce un flusso d'aria con livelli noti di intensità, direzione e turbolenza e permette di testare anemometri fino a 30 m/s. E’ stato progettato e realizzato un prototipo di vettura ibrida che ha partecipato alla Shell Eco-Marathon Competition. (https://www.shell.com/make-the-future/shell-ecomarathon.html). E’ stato realizzato un prototipo di eliostato a quattro specchi e una torre solare che utilizza gli specchi per focalizzare i raggi del sole sulla torre. Inoltre, il processore Fuelpod è un sistema completo per la produzione di biodiesel a partire dagli olii residui della cottura o oli vegetali puri. Il processore è altamente automatizzato ed è in grado di produrre 50 l/giorno di biodiesel da 50 l di olio esausto e 8 l di metilato, producendo anche 8 l di glicerolo.

Galleria del vento

Prototipo di vettura ibrida

Infine, il Gruppo di Meccanica Applicata realizza misure dinamiche, in particolare di sistemi vibranti, utilizzando centraline accelerometriche, analizzatori di spettro FFT e vibrometri, per misure in campo automotive e aerospaziale e per il controllo degli spostamenti e la calibrazione di manipolatori.