In questo articolo vi proponiamo l’intervista realizzata  al gruppo di Metallurgia del Dipartimento di Ingegneria dell’Università degli studi di Ferrara che afferisce al laboratorio MechLav del nostro Tecnopolo.

Il gruppo è coordinato dal Prof. Gian Luca Garagnani a cui rivolgiamo la prima domanda.

Prof. Garagnani, grazie per la sua disponibilità e quella del suo gruppo che le chiediamo di presentarci.

Il gruppo di Metallurgia è costituito, oltre che dal sottoscritto, anche dal Prof. Mattia Merlin, dall’Ing. Annalisa Fortini e dall’Ing. Chiara Soffritti. Al gruppo afferisce anche personale non strutturato, in qualità di dottorandi di ricerca in Scienza dell’Ingegneria e borsisti di ricerca che collaborano alle attività di ricerca.

Nello specifico, di cosa si occupa il gruppo da lei coordinato?

Il gruppo svolge attività di ricerca istituzionale nell’ambito della caratterizzazione microstrutturale e meccanica di materiali metallici ferrosi e non ferrosi, e mette a disposizione le proprie strumentazioni e competenze scientifiche per attività di terza missione per il trasferimento tecnologico alle imprese del territorio e non solo. Tra le principali tematiche di ricerca in corso si possono annoverare: caratterizzazione microstrutturale e meccanica di leghe di alluminio da fonderia, caratterizzazione tribologica di rivestimenti e trattamenti superficiali, studio delle correlazioni tra parametri di processo e comportamento metallurgico di leghe ferrose e non ferrose prodotte mediante tecnologie di manifattura additiva del tipo Selective Laser Melting (SLM) e Direct Energy Deposition (DED), nonchè ricerche riguardanti la correlazione processo-microstruttura-proprietà di acciai sinterizzati di interesse industriale.

Prof. Merlin, sul fronte della partecipazione a bandi europei di ricerca industriale siete molto attivi, sia come laboratorio che come gruppo, a quali progetti avete partecipato?

Personale del gruppo di ricerca ha partecipato come MechLav al progetto RIMMEL “RIvestimenti Multifunzionali e multi-scala per componenti MEccanici in acciaio e Leghe di alluminio fabbricati con additive manufacturing” finanziato nell’ambito del POR FESR EMILIA ROMAGNA 2014-2020 Nell’ambito di questo progetto, che ha visto la partecipazione di altri partner regionali, io stesso ho assunto il ruolo di referente scientifico per il Laboratorio. Lo scorso febbraio, nell’ambito della nuova programmazione PR-FESR, il gruppo ha partecipato come partner al progetto ALERT “Leghe di ALluminio per componenti soggetti a fatica E fretting: Rivestimenti e Trattamenti superficiali integrati”; siamo in attesa dei risultati delle valutazioni.

Infine, nell’ambito dei bandi a gestione diretta siamo partner del progetto SCULPT “SCrap UpcycLing for improved circulary in the european meTallurgical industry” presentato in risposta alla call “HORIZON-CL4-2023-TWIN-TRANSITION-01-42: Circular economy in process industries Upcycling large volumes of secondary resources”.

Per chiudere, vi chiediamo di indicarci qualche esempio di attività di trasferimeno tecnologico, altro aspetto fondamentale per la ricerca accademica.

Per quanto riguarda le attività di terza missione per il trasferimento tecnologico alle imprese, a titolo di esempio, negli ultimi anni il gruppo di Metallurgia ha svolto una intensa attività di collaborazione industriale con Fonderie Mario Mazzucconi SpA di Ponte San Pietro (Bergamo), Azienda leader a livello nazionale e internazionale nella produzione di getti in lega di alluminio ottenuti mediante processi di bassa pressione (Low Pressure Die Casting– LPDC) e pressocolata (High Pressure Die Casting– HPDC. Clienti dell’Azienda sono alcune tra le principali case automobilistiche europee, che negli ultimi anni sono sempre più interessate a migliorare le prestazioni dei propri prodotti dal punto di vista della microstruttura e delle proprietà meccaniche, ma allo stesso tempo riducendo l’impatto ambientale, incentivando l’utilizzo di nuove leghe sempre più sostenibili.

Nell’ambito della collaborazione con l’Azienda, il gruppo di Metallurgia ha sviluppato diverse tematiche di ricerca innovative, con particolare riferimento a:

– studio mediante analisi termica delle proprietà in fase di solidificazione di leghe AlSi al variare della composizione chimica (ad esempio, considerando effetti combinati di affinazione e modifica) e delle velocità di solidificazione, nonché della valutazione dell’influenza dell’aggiunta di elementi di lega (ad esempio, di Mg, Mn e Cu) sulla proprietà a trazione e di resistenza all’impatto di getti realizzati in conchiglia o in bassa pressione;

– studio degli effetti legati a variazioni delle tempistiche di trattamento termico attraverso prove sperimentali su componenti di produzione, utilizzando due diverse soluzioni impiantistiche tipicamente impiegate dall’Azienda per condurre operazioni di trattamento termico.

Attualmente, sempre con le Fonderie Mario Mazzucconi SpA, è in corso una ulteriore attività di ricerca volta allo sviluppo di innovative leghe di alluminio secondarie da fonderia che, pur mantenendo caratteristiche tali da renderle adatte a processi di colata in bassa pressione (LPDC), consentano di ridurre i costi della materia prima e di soddisfare obiettivi di sostenibilità ambientale. La necessità di incrementare l’impiego di leghe di alluminio derivanti da riciclo in componenti meccanici strutturali richiede uno studio approfondito delle loro caratteristiche tecnologiche, microstrutturali e meccaniche con carichi statici e ciclici. Infatti, le leghe ottenute da alluminio secondario non sono, ad oggi, in grado di garantire prestazioni esattamente paragonabili a quelle fornite da leghe di origine primaria. Tra gli aspetti critici nelle leghe secondarie, derivanti da materiali di recupero, vi è l’effetto di alcuni elementi di lega che si presentano spesso sotto forma di impurezze nei prodotti finiti, diminuendone le performance in esercizio.

Contestualmente alla definizione di nuove leghe di origine secondaria, c’è anche l’interesse a raggiungere nuovi obiettivi di riduzione di consumo di gas nei forni da trattamento termico; per tale ragione, un ulteriore obiettivo imprescindibile della ricerca sarà lo studio di trattamenti termici innovativi in grado di contribuire ulteriormente alla riduzione dell’impatto ambientale della produzione.

Per ulteriormente sottolineare il legame con Fonderie Mazzucconi SpA, l’Azienda stessa è coinvolta come partner del progetto SCULP.

Grazie mille ai Professori Garagnani e Merlin per la disponibilità.

Per ulteriori informazioni e contatti con il gruppo di Metallurgia del laboratorio MechLav vi invitiamo a contattarci all’indirizzo e-mail: tecnopolo@unife.it