Progettazione di Materiali e Processi Università degli Studi di Trieste Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Chimica e dei Materiali A.A.

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1 Progettazione di Materiali e Processi Università degli Studi di Trieste Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Chimica e dei Materiali A.A. 2011-2012

2 Struttura del corso 1° semestre (3 crediti)Progettazione e selezione di materiali e processi (2 crediti) – Lughi Criteri euristici per la progettazione di processo (1 credito) - Colussi 2° semestre (6 crediti)Criteri euristici per la progettazione di processo (1 credito) - Colussi Pinch analysis e analisi economica (2 crediti) – Fermeglia Materiali compositi (2 crediti) – Lucchini Progetto-tesina finale (1 credito)

3 Programma del corso (1) Progettazione e selezione di materiali e processi (2 crediti) - Lughi Introduzione: Materiali come opportunità nel progetto; dati e strumenti per la progettazione; sommario delle principali famiglie di proprietà dei materiali. Selezione dei materiali: Indici dei materiali e indici strutturali; uso dei diagrammi di Ashby; selezione con obiettivi e vincoli multipli; selezione di materiali e forme; materiali ibridi; casi di studio. Cenni alla selezione di processi. Introduzione alla selezione dei materiali con vincoli ambientali. Esempi di design avanzato: metamateriali; bandgap engineering.

4 Programma del corso (2) Pinch e analisi economica (2 crediti) - Fermeglia: Analisi economica di processi chimici. Stima dei costi capitale di apparecchiature e del processo. Stima dei costi di produzione. Costo del lavoro, delle utility, delle materie prime, del trattamento delle scorie. Analisi economica ingegneristica. Investimenti e valore del denaro, interessi, diagramma del flusso di cassa, inflazione e deprezzamento. Analisi di profittabilità: ritorno di investimento, rischio, valutazione di alternative di processo e di apparecchiature. Analisi dei margini di profitto. Esempio: applicazione al calcolatore (Excel + Aspen+) della valutazione economica di un processo. Pinch technology. Introduzione alle tecniche di pinch. Integrazione di scambiatori di calore e progetto di reti di scambiatori, Diagrammi compositi temperatura entalpia, progetto della rete di scambiatori e dimensionamento dei singoli scambiatori di calorie. Applicazione a processi con scambio di massa: risparmio di acqua e di idrogeno. Esempio: ottimizzazione al calcolatore (Aspen+) di una rete di scambiatori di calore.

5 Programma del corso (3) Criteri euristici per la progettazione di processo (2 crediti) - Colussi Utilizzo di principi basati sull’esperienza per confermare l’adeguatezza di una progettazione di processo. Introduzione a tecniche euristiche e a metodi short cut. Metodi euristici per la sintesi di processo: materie prime e reazioni chimiche, distribuzione di composti chimici, separazione, scambio termico e fornitura di calore a reattori, pompaggio, compressione, riduzione di pressione, vuoto e spostamento di solidi, modifica della distribuzione delle dimensioni di particelle, rimozione di solidi da gas e liquidi. Progetto di dettaglio e dimensionamento di apparecchiature. Elementi di intensificazione di processo: apparecchiature e metodi. Esempio applicativo: separazione a membrane.

6 Programma del corso (4) Materiali Compositi (2 crediti) - Lucchini Processi di produzione di manufatti in materiale composito: hand lay up, vacuum bagging, pre-preg molding, low temperature pre preg molding, processi SPRINT, processi di infusione, filament winding, poltrusion, spray lay up, resin transfer molding, compression molding, braiding, elastomeric tooling, reaction injection molding (RIM). Progettazione di un laminato. Dimensionamento di alcuni semplici elementi strutturali in materiale composito. Il problema dell’ imbozzamento nelle strutture a guscio.

7 Progettazione di Materiali e Processi Modulo 1 Progettazione e selezione di materiali e processi

8 Progettazione e selezione di materiali e processi (2 crediti) - Lughi PROGRAMMA: 27/91 h 29/92 h 4/103 h 6/102 h 11/103 h 13/102 h 18/103 h 20/102 h TESTI: Ashby - Materials Selection in Mechanical Design Ashby, Johnson – Materiali e Design Qualsiasi testo di base di scienza ed ingegneria dei materiali (Smith, Callister, Shakelford,…) DOCENTE: Vanni Lughi – stanza 207 (presto 228) edificio B Ricevimento: Martedì 10-12 oppure su appuntamento via email Introduzione Selezione di materiali Cenni alla selezione di processi. Introduzione alla selezione dei materiali con vincoli ambientali. Esempi di design avanzato

9 Concetti introduttivi Selezione e Design di materiali e processi: Dinamiche Un’opportunità Da euristica a sistematica Interconnessione con forma, funzione, proprietà Database Maptis NIST CES Matweb Matbase Matnavi (NIMS) Altri specifici per applicazione Datasheet Classi di materiali

10 Shape Properties Process Material Function

11 Materials Selection Charts (Ashby)

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