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Tesi etd-04272007-130338


Thesis type
Elaborati finali per laurea triennale
Author
Tortora, Giuseppe Roberto
email address
giueppo@yahoo.it
URN
etd-04272007-130338
Title
Sviluppo di Attuatori Polimerici per la Modulazione di Forma di Superfici Flessibili
Struttura
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA BIOMEDICA
Commissione
Relatore Carpi, Federico
Relatore Mazzoldi, Alberto
Relatore Prof. De Rossi, Danilo
Parole chiave
  • silicone
  • muscoli artificiali
  • elastomeri dielettrici
  • biocompatibili
  • polimerici
  • attuatori
Data inizio appello
11/10/2005;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
In questo lavoro si sfrutta il principio fisico che è alla base del funzionamento di attuatori polimerici ad elastomeri dielettrici per sviluppare un dispositivo per il controllo di forma di superfici flessibili specifiche per determinate applicazioni.<br>La capacità di modulare le configurazioni di determinati oggetti, in vari ambiti, è essenziale per adattare un particolare dispositivo all’ambiente che lo circonda o alle prestazioni che si vogliono ottenere.<br>Molte idee sono state proposte e sono presenti in letteratura per la realizzazione di dispositivi innovativi, ad esempio per missioni spaziali, i quali, proprio grazie a cambiamenti conformazionali, possono realizzare azioni essenziali di locomozione o di afferraggio di oggetti. E’ importante, inoltre, in alcuni ambienti, dotarsi di dispositivi in grado di controllare le orientazioni di fotocellule per l’acquisizione di energia solare.<br>Il controllo di forma, o shape control, è generalmente ottenuto attraverso l’utilizzo di motori elettromagnetici o altri complessi sistemi elettromeccanici. Le problematiche relative a questo tipo di dispositivi sono rilevanti in alcune applicazioni in cui i problemi di peso, di consumi energetici, di costo hanno un ruolo fondamentale, ad esempio in ambito aerospaziale o dell’ingegneria dei veicoli ad alte prestazioni.<br>Ciò che questo lavoro si propone di ottenere è un dispositivo per il controllo di forma che abbia prestazioni più vantaggiose dal punto di vista applicativo rispetto ai dispositivi di comune utilizzo e che possa essere utilizzato in ambienti che richiedono le particolari caratteristiche descritte per soddisfare esigenze fondamentali, in particolari applicazioni totalmente innovative ideate nei centri di ricerca dell’Esa (European Spacial Agency). I risultati ottenuti e la realizzazione di un prototipo per il controllo di forma sono pienamente descritti nel capitolo.<br>Il dispositivo per lo shape control si basa essenzialmente sull’utilizzo di attuatori polimerici nella configurazione detta ad estroflessione, localizzati in modo opportuno affinché la forma della superficie flessibile sia pienamente modulabile per mezzo dell’attivazione singola o contemporanea di più attuatori. La prima parte del lavoro di sperimentazione è stata quella di mettere a punto un attuatore in grado di rispondere con grandi deformazioni agli stimoli applicati. Gli esperimenti, le modalità di applicazione, le performance ottenute in relazione ai parametri quali allungamento e pressione esercitata, e le soluzioni ai problemi che si sono di volta in volta presentati, sono evidenziati nel capitolo 4. Questo studio ha portato alla fabbricazione e alla semplice riproducibilità di singoli attuatori capaci di modulare superfici flessibili attraverso i metodi descritti in seguito (capitolo 5).<br>L’utilizzo di questo tipo di attuatori conferisce al sistema alte prestazioni, in relazione alla capacità di modificazione delle singole aree interessate, grazie alle caratteristiche di grande allungamento, di grande forza di attuazione, di velocità ed efficienza dei singoli oggetti utilizzati. Tali caratteristiche, invarianti rispetto alla scala, sono peculiari degli attuatori ad elastomeri dielettrici e hanno perciò conferito a questi ultimi maggiori possibilità di applicazione in questo ambito rispetto, ad esempio, agli attuatori di tipo elettrostatico, elettromagnetico, piezoelettrico, che tuttavia possono essere vantaggiosamente utilizzati per altre applicazioni ma esclusivamente su scala ridotta.