Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Leghe amorfe: produzione and applicazioni di vetri metallici per dispositivi meccatronici.
Leghe con struttura mista (nanocristallina and amorfa).
Materiali con grano Ultrafine (UFG): caratteristiche microstrutturali e metodi di produzione.
Materiali nanoporosi e mesoporosi: caratterizzazione strutturale e proprietà. Applicazioni per l’energia e lo stoccaggio di gas.

Materiali intelligenti e funzionali. Variazione delle proprietà come risposta a stimoli esterni: leghe a memoria di forma, termocromico, fotomeccanico. Conversione di energia: piezoelettrico, elettrostrizione, termoelettrico, fotoluminescenza, fotovoltaico. Materiali a cambiamento di fase. Applicazioni: meccatronica, energia. Materiali funzionalizzati (Functionally graded materials).

Materiali porosi: schiume metalliche. Porosità aperta e chiusa (micro e macro). Classificazione in base alla dimensione e alla forma dei pori. Proprietà (suono, energia e assorbimento vibrazioni, comportamento a crash) e metodi di produzione. Applicazioni funzionali e strutturali: costruzioni leggere, automotive. Strutture metalliche a sandwich.

(ENGLISH)

Materiali porosi: schiume metalliche. Porosità aperta e chiusa (micro e macro). Classificazione in base alla dimensione e alla forma dei pori. Proprietà (suono, energia e assorbimento vibrazioni, comportamento a crash) e metodi di produzione. Applicazioni funzionali e strutturali: costruzioni leggere, automotive. Strutture metalliche a sandwich.

Origini ed applicazioni della robotica, struttura e caratteristiche dei robot industriali e loro classificazione. Configurazione base di un robot consistente il manipolatore, il controllore, gli attuatori, trasduttori e sensori. Analisi dei manipolatori consistente le metodologie generali per l'analisi cinematica e dinamica di sistemi a più gradi di libertà, metodi matriciali per l'analisi cinematica e dinamica di sistemi multi corpo piani e spaziali con implementazione anche tramite software CAS e CAD. Generazione e pianificazione del movimento, programmazione dei robot. Componentistica per la robotica: cenni su attuatori elettrici , riduttori di velocità, sistemi di presa e meccanica della presa. Sensori di posizione, velocità, accelerazione e forza. Cenni sulla normativa tecnica in ambito robotico: nomenclatura, presentazione delle caratteristiche, criteri di prestazione e relativi metodi di prova, sistemi di coordinate e movimenti, interfacce meccaniche. Implementazione delle conoscenze acquisite su prototipo reale con scelta del compito da eseguire e di sensoristica adeguata al compito.

(ENGLISH)

1. Ceccarelli M., “Fundamentals of Mechanics of Robotic Manipulation”, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 2004.
2. Siciliano B. et al., Robotics: Modelling, Planning and Control, Springer, 2008.
3. J. J. Craig J.J., Introduction to Robotics. Pearson, fourth ed., 2016.

SEMICONDUTTORI DI POTENZA
Semiconduttori impiegati nei Convertitori statici (Diodi, BJT, MOSFET, IGBT, Tiristori, Componenti derivati dai Tiristori: GTO, GTC, IGCT, SiC, GaN).
Caratteristiche statiche, Comportamento transitorio, Componenti particolari.
Perdite in conduzione e in commutazione.
Specifiche fornite dal Costruttore.
Comportamento termico, Protezioni. Montaggi in serie ed in parallelo.
Circuiti di pilotaggio.

CONVERTITORI STATICI DI POTENZA
Caratterizzazione dei Convertitori statici (Monodirezionali e Bidirezionali).
Metodi di analisi dei Convertitori statici.
Convertitori c.c.-c.c. (Chopper): Convertitori riduttori ed elevatori. Perdite dovute alle commutazioni. Riduzione delle perdite di commutazione. Modello average. Tecniche di modulazione. Controllo a catena aperta della tensione di uscita. Controllo in tensione e in corrente a catena chiusa. Convertitori bidirezionali a due quadranti ed a quattro quadranti. Struttura a ponte e a semiponte.
Convertitori c.c.-c.a. (Inverter): Inverter realizzati con interruttori statici. Inverter a ponte e a semiponte. Inverter con uscita trifase. Riduzione del contenuto armonico della tensione di uscita. Variazione dell'ampiezza della tensione di uscita. Tecniche di modulazione.
Convertitori c.a.-c.c.: Convertitori alimentati da rete monofase. Convertitori a semionda e ad onda intera con trasformatore a presa centrale. Convertitori a ponte totalmente controllato e semicontrollato. Convertitori alimentati da rete trifase. Convertitori bidirezionali.
Effetti sulla rete di alimentazione. Fattore di potenza Generalizzato. Miglioramento del fattore di potenza. Convertitori connessi in serie.
Convertitori c.a.-c.c. monofase e trifase a commutazione forzata connessi alla rete di alimentazione: topologie, controllo in tensione e in corrente.

ELEMENTI DI AZIONAMENTI ELETTRICI
Classificazione delle machine e degli azionamenti elettrici. Motori in corrente continua. Azionamenti in corrente continua. Controllo in coppia e in velocità. Progetto di azionamenti di posizione e di velocità.
Trasduttori di posizione e velocità angolare. Resolver elettromagnetico. Encoder assoluto e incrementale.
Esercitazioni sulla simulazione dei convertitori elettronici con l’ausilio di Matlab-Simulink/Simpowersystem.

N. Mohan, T.M. Underland, W. P. Robbins, Power Electronics, 3rd edition, John Wiley & Sons.
M.H. Rushid, Power Electronics Circuits, Devices and Applications, 4th edition, Pearson
N. Mohan, Electric Machines and Drives: A First Course, John Wiley & Sons.

1) Introduzione: Micro e Nanotecnologia
2) Sistemi di caratterizzazione
a. Scanning Electron Microscopy
b. Transmission Electron Microscopy
c. Scanning probe microscopy (AFM, STM etc.)
d. Raman and microRaman (with lab experience)
3) Simulazioni di dispositive micro e nanotecnologici
a. Modelli ed equazioni
b. Esempi di simulazione con MATLAB e COMSOL
4) Fabbricazione: Fotolitografia
a. Sorgenti di luce, maschere e allineamento
b. Sistemi di fotolitografia
c. Risoluzione e profondità di fuoco (DOF)
d. Litografia EUV
e. Electron beam lithography
f. Esempi di fabbricazione CMOS e MEMS
5) Fabbricazione Bottom Up
a. Autoassemblaggio
b. Nanoparticelle
c. Nanostrutture di carbonio
d. Sistemi Molecolari
6) Esempi di Nanosistemi
a. Nanosistemi bio-ispirati
b. Nanosistemi per l’energia
c. Nanosistemi per la meccanica