NANOMEMS-X è un progetto di ricerca industriale presentato da IMAMOTER – C.N.R. e approvato sul “Bando per progetti di ricerca industriale strategica rivolti agli ambiti prioritari della strategia di specializzazione intelligente” (DGR 774/2015) all’interno del POR FESR EMILIA-ROMAGNA 2014/2020 Asse 1 Azione 1.2.2

Il progetto riguarda la realizzazione di sensori di Strain di nuova concezione ad elevata sensibilità e a più ampio campo di misura, che consentono di realizzare applicazioni innovative, capaci di dare un vantaggio competitivo sia ai costruttori di componenti del comparto della meccatronica che ai costruttori di macchine.

E.S.T.E. srl è l’azienda designata per lo sviluppo di una parte del progetto in collaborazione con MIST E-R e IMAMOTER CNR.

Tali sensori saranno realizzati utilizzando due diverse tecnologie una di tipo MEMS e un’altra basata su nanocompositi elastici, al fine di coprire un elevato numero di applicazioni. L’innovatività dei componenti e dei principi funzionali degli stessi consentono da un lato di realizzare sensori ad elevata sensibilità e dall’altro di ottenere prodotti che in tecnologie tradizionali sono tutti coperti da brevetti mondiali e quindi non producibili. Il progetto prevede l’applicazione di Sensori di Strain su supporto rigido per la realizzazione di sensori di sforzo, deformazione, forza, coppia e pressione su apparati meccanici, in posizioni in cui le tecnologie tradizionali risulterebbero non applicabili. Gli stessi dispositivi saranno utilizzati per realizzare sensori di pressione non invasivi, ovvero che non necessitano di un contatto diretto con il fluido, abilitando una nuova classe di smart components nella oleodinamica, la cui eccellenza è in regione Emilia Romagna.

Sensori elastici di strain basati su materiali nanocompositi conduttivi (CTPE), ottenuti per micro-estrusione, saranno impiegati per la misura di pressione di fluidi nei tubi flessibili, per la fabbricazione di sistemi tattili da integrare direttamente su comandi operatore o per il monitoraggio dello stato degli pneumatici. Tali dispositivi sono costituiti da materiale a bassissimo costo (4 cent/gr.) e permettono di realizzare sistemi esterni da applicare anche a impianti già esistenti. Tutti i sensori saranno realizzati con una elettronica digitale capace di fornire sia l’informazione in formato analogico sia attraverso reti di comunicazione utilizzate nelle macchine.

1 – Realizzazione di prototipo di sensore di Strain per la misura di sforzo applicato a una struttura meccanica. Realizzazione di un sensore MEMS di Strain dotato di elettronica di condizionamento e di lettura, applicabile a bracci meccanici, strutture metalliche ecc, in grado di leggere la deformazione locale e dare una misura della forza applicata al braccio. Il prototipo avrà i vantaggi competitivi di avere elevata sensibilità e quindi maggiore libertà di posizionamento su strutture e sistemi e di non essere coperto da brevetti esistenti. Il sensore se inserito in un perno, evita la necessità di realizzare fori passanti nel perno, mantenendone intatta la resistenza ai carichi.

2 – Realizzazione di prototipo di sensore di Strain per la misura di pressione idraulica su condotto. Il prototipo grazie all’elevata sensibilità dei sensori MEMS alla deformazione permette il sensing di pressione all’interno di condotti metallici (rigidi) in modo non invasivo grazie alla sola deformazione del condotto.

3 – Realizzazione di prototipo di sensore CTPE per la misura di pressione idraulica su condotto flessibili per la misura di pressione negli impianti oleodinamici fissi e mobili. Il prototipo dimostrerà l’elevatissima adattabilità dei sensori CTPE che permette il sensing di pressione all’interno di condotti in gomma (flessibili) essendo in grado di rilevare la deformazione del condotto a causa della pressione stessa. Test di ageing e di possibili alterazioni dovute alle alte temperature in gioco verranno valutate per aggiungere al sistema di sensing un strato di passivazione aggiuntivo che isoli ulteriormente i dispositivi.

4 – Realizzazione di un prototipo formato da un insieme di sensori tattili basati su materiale conduttivo (CTPE). Sarà realizzato un prototipo funzionante di sensori applicati ad un volante per il monitoraggio in tempo reale della posizione delle mani e per la rilevazione della forza esercitata dal guidatore. Tale sistema potrà essere usato per controllare le presenza del conducente e per valutarne stati di malessere o incoscienza.

Variazione di pressione in una pompa ad ingranaggi

Misurazione non invasiva della pressione

Profilazione del movimento di una scarpa

Profilazione della compressione e del movimento di una ruota