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Automazione e Strumentazione
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Ottobre 2014
EDITORIALE
primo piano
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David Naso
Ricercatore del Politecnico
di Bari in Automatica
dalla domanda di dispositivi sempre più compatti, leggeri,
efficienti ed economici, le frontiere della meccatronica sono in continua
evoluzione. Molte soluzioni innovative in questo ambito sono basate su
materiali le cui proprietà meccaniche sono influenzate da stimoli elettrici,
magnetici o termici. Le ceramiche piezoelettriche, le leghe a memoria di forma,
i fluidi magneto-reologici ed i polimeri elettro-attivi sono alcuni esempi di tali
materiali, spesso indicati con il termine “smart materials”.
Più che un richiamo ad un’improbabile “autoconsapevolezza” di tali
materiali, l’aggettivo inglese smart deve essere colto come un invito a sfruttare
intelligentemente la proprietà attiva del materiale per realizzare dispositivi
diversi, alternativi o complementari rispetto a soluzioni di tipo convenzionale.
Sono certamente riusciti in tale scopo gli ingegneri di alcune case
automobilistiche (BMW, Audi, Ferrari) che hanno introdotto negli
ammortizzatori fluidi magneto-reologici la cui viscosità è pilotata da un campo
magnetico variato automaticamente, o i produttori di sistemi per la micro-
chirurgia basati su sottilissimi cavi di materiale a memoria di forma termica
attraversati da una corrente elettrica che ne altera la temperatura (e quindi la
lunghezza) in modo controllato.
In questo ambito, le possibilità di innovazione si moltiplicano rapidamente.
Nell’ultimo ventennio la classe degli smart materials si è fortemente evoluta,
e molti nuovi materiali con caratteristiche sempre più competitive hanno
affiancato quelli che hanno già raggiunto il mondo industriale. Ad esempio,
alcune leghe a memoria di forma magnetica sono in grado di fornire
elongazioni di un ordine di grandezza superiori a quelle dei materiali
magnetostrittivi o piezoelettrici, e le deformazioni di alcune forme di polimeri
elettro-attivi sono ancora superiori di un ulteriore ordine di grandezza.
Questi risultati entusiasmanti sono stati tuttavia ottenuti in condizioni di
laboratorio estremamente particolari, e su campioni di materiali poco
resistenti allo sforzo. Per queste ragioni, il progresso della ricerca nel campo
dell’ingegneria dei materiali è certamente un fattore chiave per lo sfruttamento
delle potenzialità espresse dai prodotti di più recente scoperta. Tuttavia,
considerando che tutti gli “smart materials” esibiscono comportamenti dinamici
non-lineari, spesso ulteriormente complicati da fenomeni isteretici e variabili nel
tempo, lo sviluppo di sistemi di controllo altrettanto innovativi, basati sullo stato
dell’arte dell’automatica, rappresenta un elemento altrettanto decisivo affinché
lo sfruttamento delle potenzialità di questi materiali avvenga in modo completo
e determinante.
La sfida della ricerca sugli “smart controllers” è quindi ufficialmente aperta.
Sospinte
Controllo di smart materials
Le nuove frontiere della meccatronica