Dimostratore scientifico MAD: Enclosure AM per esperimento SABRE

L’Enclosure – o “Alloggiamento” – dell’esperimento internazionale SABRE (Sodium Iodide with Active Background Rejection) in cui l’INFN collabora coinvolgendo diverse sedi (Roma, Lecce ed LNGS), è una capsula in grado ospitare al proprio interno l’apparato rivelatore mantenendolo in un’atmosfera protetta. Il cristallo di ioduro di sodio drogato al tallio, prodotto con tecnologie avanzate in grado di prevenirne la contaminazione con radionuclidi che comprometterebbero la misura di materia oscura – obiettivo finale dell’apparato – ed elemento cardine del rivelatore, viene tenuto in posizione tramite una struttura interamente realizzata in AM, (al netto di alcuni elementi di unione commerciali), dopo un’accurata ed estensiva fase di caratterizzazione delle resine costitutive tramite tecniche spettrometriche (ICP-MS ed HPGe), di ottimizzazione del design per garantire una procedura snella di assemblaggio all’interno di una Glove Box ed una minimizzazione del materiale necessario (fonte di rumore nel segnale in uscita) nonché di prototipazione con macchinari di manifattura additiva polimerica a tecnologia Fused Deposition Modelling (FDM) e Polyjet. La geometria dei supporti interni è stata ottimizzata sia per garantire la resistenza meccanica necessaria nelle varie fasi sia per garantire il passaggio dei cavi di alimentazione dei fotomoltiplicatori (PMTs). In collaborazione con INFN Lecce sono stati definiti e realizzati dei supporti specifici per garantire una pressione controllata ed uniforme dei PMTs sulle due facce opposte del cristallo ed il sistema di supporto interno è stato concepito per garantire di poter alloggiare un cristallo al netto delle possibili variazioni geometriche di quest’ultimo. Il design della schermatura esterna garantisce un’esposizione del rivelatore al solo gas inerte, una geometria ottimizzata per l’assemblaggio, ed una realizzazione AM con macchinario PBF-LB, (sinergia con INFN-LNGS) senza applicazione di supporti interni.

- Estrema rapidità produttiva sia prototipale che funzionale.
- Riduzione dei tempi di messa in opera di apparati di rivelazione modulari – come nel caso di SABRE – e di ottenimento dei risultati.
- Elevata versatilità ed adattabilità dimensionale alla tipologia del rivelatore in questione.
- Migliorata semplicità della procedura di assemblaggio.
- Minimizzazione del materiale necessario con conseguente riduzione del rumore di fondo

Urban Earth Wall

Il dimostratore “Urban Earth Wall” è un elemento di arredo urbano innovativo concepito per contrastare le isole di calore urbane, un fenomeno che affligge le aree cittadine, dove l’assenza di vegetazione, l’uso di materiali termo-assorbenti e l’attività antropica innalzano significativamente le temperature. Installato nel “Parco Aldo Moro” di Matera, il dimostratore è stato progettato in modo da richiamare la forma di un tholos (una antica costruzione di forma circolare in uso alle popolazioni mediterranee), con la finalità di fornire protezione dagli agenti atmosferici, assicurando quindi alla comunità urbana una zona di ombra, sosta e riposo. La struttura, alta complessivamente tre metri e articolata su sei livelli, è composta da una serie di blocchi modulari di 50 cm di altezza, disposti a formare una circonferenza di due metri di diametro. La sua particolare geometria non è casuale, né risponde solamente a esigenze estetiche. La progettazione è infatti stata condotta utilizzando software per l’analisi di dati climatici specifici del sito (vento, sole, temperatura), che hanno poi portato alla definizione di una configurazione geometrica che ottimizzasse le performance di benessere interno. I blocchi sono realizzati con un biomateriale stampato in 3D a base di argilla e lolla di riso, scelto per le sue prestazioni avanzate. La struttura fa affidamento al solo raffrescamento passivo, assicurato dal particolare design dei blocchi che la compongono. Il raggiungimento di condizioni ottimali di comfort interno è garantito da più meccanismi. In primo luogo, la presenza di fessure tra i blocchi assicura una buona ventilazione dell’ambiente interno, oltre a costituire un elemento estetico distintivo. Tali aperture, unite a una geometria più complessa nelle aree maggiormente colpite dal sole, favoriscono la circolazione dell’aria che, a contatto con il materiale costruttivo, si raffredda naturalmente. Inoltre, il materiale dei blocchi assorbe calore lentamente e lo rilascia in modo graduale: ciò permette di mantenere una temperatura interna stabile e mitigata. Il comfort interno è ottenuto anche dal riempimento dei blocchi cavi con materiale inerte, al fine di permettere la condensazione del vapore acqueo, contribuendo a un ambiente più salubre. Sotto il profilo della sostenibilità, e in ottica di economia circolare, la scelta progettuale di integrare materiale inerte, derivato da residui di prototipazione è cruciale per minimizzare i rifiuti e massimizzare l’utilizzo delle risorse. Il dimostratore si pone quindi come un modello concreto e funzionale di architettura sostenibile e innovativa.

Caratteristiche e funzionalità principali
- Mitigazione dei rischi legati al calore urbano: Contrasto efficace dell’Isola di Calore Urbana creando zone d’ombra e riparo.
- Design algoritmico: Geometrie complesse e rastremate ottimizzate con software Rhinoceros/Grasshopper basate su dati climatici (vento, sole, temperatura).
- Raffrescamento passivo: Ventilazione naturale garantita da fessure tra i blocchi.
- Tecnologia innovativa: Realizzazione tramite stampa 3D LDM (Liquid Deposition Modelling), che permette l’uso di miscele a base di argilla.
- Comfort e benessere: Controllo termo-igrometrico grazie all’inerzia termica del materiale e alla regolazione dell’umidità (condensazione), volto ad assicurare il benessere interno.
- Prestazioni elevate: Ottimo isolamento termico e acustico, resistenza a muffe e lunga durabilità.
- Economia circolare e sostenibilità: Utilizzo di biomateriali (argilla, lolla di riso e paglia) e integrazione di scarti di produzione/demolizione.

Corpo illuminante funzionale

Corpo illuminante stampato in 3D con tecnica LDM. Si tratta di un sistema complesso che sfrutta l’alta risoluzione della stampante e permette di dimostrare le potenzialità di questa tecnica anche nel settore dell’architettura e del design. Le malte impiegate sono di tipologia diverse e tra queste la Scuola Normale Superiore ha sperimentato anche i residui della lavorazione del marmo di Carrara, terre di scavo e marmettola, un rifiuto industriale che può essere quindi impiegato anche per la stampa additiva. Al suo interno un sensore IoT permette di misurare temperatura e umidità e può fornire dati sul microclima della struttura architettonica stampata dal POLIBA. La SNS ha sperimentato anche cariche di nano e micro particelle, che possono indurre diverse tipologie di proprietà funzionali alla malta costitutiva e quindi al sistema stampato. Tra queste si segnalano in particolare semi, spore o nutrienti di tipo organico, che possono permettere la crescita di piante sulla superficie del sistema, costituire elemento decorativo o contribuire al microclima della struttura architettonica completa e di cui il corpo illuminante è solo una parte decorativa e funzionale.
Realizzato in collaborazione con:

Corpo illuminante, destinato al prototipo architettonico stampato in 3D dal POLIBA, un’oasi stampata totalmente in 3D da collocare in parchi cittadini. Il sistema stampato ad alta risoluzione può contenere al suo interno una luce LED per illuminare l’ambiente e un sensore IoT di temperatura e umidità, che permette il monitoraggio remoto e locale del microclima dell’oasi architettonica.

Dimostratore AMFashUp
AMFashUp si colloca nel settore del fashion e rappresenta un accessorio moda indossabile, una collana, caratterizzata da un design modulare che permette una configurazione personalizzabile. AMFashUp è pensato per essere multi-funzione: ogni componente può interpretare un accessorio differente (es., un pendente). Inoltre, ogni prodotto si distingue per la sua unicità considerando la mescola di materiali usati. È inoltre un prototipo sostenibile, in quanto realizzato attraverso tecnologia additiva DLP utilizzando materiali e tessuti derivanti da scarti di produzione annegati in una matrice polimerica.
Realizzato in collaborazione con:
- Campo di applicazione: fashion
- Accessorio moda indossabile: collana
- Design modulare
- Configurazione personalizzabile
- Multifunzione/multi utilizzo
- Unicità per composizione e materiali
- Sostenibile grazie al riuso di scarti di tessuti
- Tecnologia additiva: DLP
- Materiale: resina polimerica + scarti di tessuti
- Digital Product Passport
Dimostratore AMpeller
AMpeller si colloca nel settore oil&gas e riguarda la realizzazione di una girante per pompe centrifughe, destinata all’impiego in fluidi come l’acqua. La soluzione proposta introduce un approccio innovativo rispetto alle tecniche di produzione tradizionali, grazie all’adozione della tecnologia additiva di stereolitografia, che consente elevata precisione per geometrie complesse e rapidità nelle fasi di prototipazione e produzione. AMpeller è realizzata in nylon, materiale alternativo ai tradizionali metalli, che permette di ottenere oggetti leggeri e resistenti sotto certe condizioni di lavoro.
Realizzato in collaborazione con:
- Campo di applicazione: oil & gas
- Girante (componente pompa centrifuga)
- Applicazione in fluidi (acqua)
- Innovativo rispetto a tecniche di produzione tradizionale e materiali usati
- Tecnologia additiva: stereolitografia (SLA)
- Materiale: nylon






