IPERCER ha consentito di mettere a punto una serie di strumenti innovativi per l’industria delle piastrelle ceramiche, in particolar modo per la produzione di lastre di grande formato in grès porcellanato. Le principali fasi del processo produttivo sono state analizzate per comprenderne a fondo i meccanismi e mettere a punto degli strumenti utilizzabili per la progettazione e gestione del ciclo produttivo, e per la misura e controllo del prodotto finito. L’elaborazione di modelli fenomenologici delle fasi del processo, l’impiego della simulazione numerica, a scopo predittivo, del comportamento del materiale durante il processo produttivo, e per l’efficientamento energetico di alcune sue fasi, lo sviluppo di modelli di smart monitoring delle fasi più energivore del processo, la messa a punto di metodi di misura per la certificazione di questi nuovi prodotti, sono i risultati più significativi dell’attività di ricerca portata avanti nell’ambito del progetto.

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Laboratorio
Referenti
Maria Chiara Bignozzi
Area di specializzazione
Edilizia e Costruzioni
Meccatronica e Materiali
Keyword
Lastre ceramiche
sistemi di produzione sostenibili
modellazione
monitoraggio e controllo
Logo del progetto IPERCER
Descrizione prodotto

Ai produttori di piastrelle ceramiche si è inteso fornire una serie di strumenti per “progettare” le caratteristiche del prodotto finito in funzione di alcuni parametri di processo, così da supportare le imprese nelle fasi di progettazione, controllo e monitoraggio del processo. Sono stati elaborati dei modelli fenomenologici delle fasi di formatura e cottura e sono stati messi a punto protocolli di analisi facilmente trasferibili all’industria. È stata impiegata la simulazione numerica per formulare ipotesi predittive del comportamento dei materiali durante il processo. Nella fase di studio delle lavorazioni post-cottura sono state proposte soluzioni di manufacturing sostenibile rivolte alla ottimizzazione delle lavorazioni di taglio utensile delle lastre ceramiche, al fine di sviluppare una fase di processo energeticamente sostenibile. L’analisi energetica delle fasi di cottura e di alcune lavorazioni post-cottura è stata svolta per identificare una metodologia di monitoraggio dei consumi di gas naturale e di energia elettrica, sfruttabile da parte dell’industria ceramica e rivolta, in modo specifico, alla produzione di grandi lastre. L’attività di ricerca relativa ai metodi di misura e controllo ha permesso di definire una metodologia di prova per la misura delle dimensioni fuori linea delle lastre ceramiche in grande formato, mediante l’impiego di sistemi di misura alternativi a quelli tradizionali ma che garantiscono, al contempo, un adeguato livello di affidabilità.

Aspetti innovativi

L’aspetto innovativo che contraddistingue tutte le attività di IPERCER consiste nell’impiego di strumenti già consolidati in settori industriali diversi da quello ceramico, per affrontare e risolvere le sfide tecnologiche derivanti dalla produzione di nuovi prodotti, come le grandi lastre ceramiche. Da qui deriva l’approccio integrato tra misure sperimentali in campo ed impiego di strumenti di modellazione e simulazione numerica, e di strumenti di misura e monitoraggio innovativi per il settore.

Applicazioni

Lo sviluppo di modelli fenomenologici di fasi del processi produttivo ceramico, e la simulazione mediante l’aiuto della modellazione numerica; la messa a punto di sistemi efficaci di smart monitoring; l’approfondita conoscenza della normativa di prodotto per la certificazione delle piastrelle di ceramica per il superamento degli ostacoli normativi quando si sviluppano nuovi prodotti. Sono tutte esperienze esportabili con successo in altri settori industriali.

Simulazione agli Elementi Finiti del processo di compattazione.
Esempio di applicazione

Definizione di una metodologia di prova per la misura delle dimensioni fuori linea delle lastre ceramiche in grande formato, mediante l’impiego di sistemi di misura alternativi a quelli tradizionali, e messa a punto di un protocollo di misura delle dimensioni.

Descrizione applicazione e risultati

Relativamente ai metodi di misura e controllo, l’attività di ricerca ha permesso di definire una metodologia di prova per la misura delle dimensioni fuori linea delle lastre ceramiche in grande formato secondo la norma di riferimento (ISO 10545-2), mediante l’impiego di sistemi di misura alternativi a quelli tradizionali (es. data-plucometri). Sono stati utilizzati sistemi di misura innovativi per il settore ceramico, già da decenni in uso nel settore della meccanica avanzata: la CMM (macchina di misura a coordinate) ed il braccio di misura tridimensionale portatile con tastatore. È stata avviata un’intensa attività sperimentale, confrontando i dati ottenuti con i sistemi tradizionali e con quelli innovativi, estendendo il confronto anche a livello internazionale, con altri laboratori. I risultati ottenuti hanno dimostrato la validità dei metodi e degli strumenti impiegati. Inoltre, si è proceduto alla stesura di linee guida e di un protocollo di misura per grandi lastre, in vista di un aggiornamento delle norme, da presentare e discutere nelle opportune sedi internazionali (CEN e ISO).

Partner coinvolti

Centri di ricerca: Centro Ceramico, CIRI-EC, CNR-ISTEC, CIRI-MAM, Nier Ingegneria. Aziende: Gigacer, Panaria Group, SACMI, Reverse&Quality.

Tempi di realizzazione
Medio termine: 12-18 mesi
Livello di maturità tecnologica
TRL 9 - sistema reale testato in ambiente operativo
Valorizzazione applicazione

L’approfondita conoscenza dei metodi di prova delle piastrelle ceramiche, unitamente alle competenze specifiche sul prodotto ceramico e sulle problematiche di processo, consentono di affiancare i produttori e gli enti normatori nel percorso di revisione delle norme, nel momento in cui, a fronte dello sviluppo di prodotti innovativi, le attuali norme di riferimento risultano non più adeguate.

Esecuzione di prove per la determinazione delle caratteristiche dimensionali di piastrelle mediante braccio di misura tridimensionale portatile con tastatore