È stato allestito nel dipartimento di Meccanica, Matematica e Management grazie ad un ERC Starting Grant vinto dal professor Antonio Papangelo. La struttura è dotata di un sistema di microfabbricazione laser
Un minuscolo vetrino, appena estratto dalla zona di fabbricazione, viene trasportato al microscopio digitale prima di passare all’area testing. Sullo schermo del computer la materia è un piccolo universo che si svela, con forme e strutture dalle dimensioni infinitesimali e diventa un inedito campo di esplorazione per tecnologie e sistemi del futuro.
Siamo nel nuovo laboratorio di Tribodinamica del Politecnico di Bari, nel dipartimento di Meccanica, Matematica e Management, dove la tribologia, cioè la scienza dell’attrito e dell’usura dei materiali incontra la dinamica, ossia lo studio del moto dei corpi e delle loro vibrazioni. «Un connubio che, in alcuni campi di indagine, diventa assolutamente innovativo – dice il professor Antonio Papangelo, 34 anni, professore associato di Progettazione meccanica e Costruzione di macchine al Politecnico e responsabile del laboratorio – come ad esempio nelle prove di adesione di superfici microstrutturate, in cui ci poniamo l’obiettivo di regolare la forza di distacco mediante microvibrazioni ad alta frequenza».
Fiore all’occhiello di questo luogo è il sistema di micro-fabbricazione laser, un‘attrezzatura di fabbricazione tedesca costata 400mila euro e di cui esistono soltanto pochi esemplari in Italia. Il sistema è in grado di micro-fabbricare campioni in materiale polimerico (plastiche, siliconi, hydrogel) mediante la polimerizzazione di resine fotosensibili e con una risoluzione fino a 200 nanometri, ossia un quinto di un millesimo di millimetro, circa un migliaio di volte più precisa di una normale stampante 3D. Tale precisione è necessaria per poter suddiviere il contatto su una miriade di punti, chiamati “pillars”, di opportuna forma e dimensione (contact-splitting), per migliorare l’aderenza tra le superfici.
Una volta stampati, infatti, questi campioni possono essere testati attraverso prove di contatto e distacco con vibrazioni che hanno un’ampiezza di qualche decina di micron (o micrometro, che equivale ad un milionesimo di metro) e un periodo variabile di qualche millesimo di secondo. È così che al variare di ampiezza e periodo della vibrazione è possibile controllare l’aderenza tra le superfici. Una delle possibili applicazioni di queste ricerche, infatti, è lo sviluppo di nuovi e più efficaci sistemi di manipolazione per robot collaborativi, macchine in grado di interagire con gli esseri umani attraverso terminazioni soffici in contesti di produzione e logistica industriale, oppure di pad adesivi per la rapida locomozione di piccoli robot, da utilizzare per fini ispettivi, di controllo e manutenzione.
«In natura – spiega il professor Papangelo – esistono esempi formidabili per il controllo rapido dell’adesione superficiale e l’esempio più spettacolare è sicuramente il geco, che è in grado di far aderire e staccare le sue zampette in pochi millisecondi e che ancora oggi è fonte di ispirazione per molti studiosi che si occupano di tribologia». Su questi temi di ricerca, il professor Papangelo ha già vinto un progetto ERC-Starting Grant “SURFACE” del Consiglio Europeo della Ricerca nel 2021, tra i più prestigiosi bandi competitivi per il finanziamento di ricerche di frontiera che viene assegnato agli studiosi che si distinguono per l’eccellenza del percorso di ricerca, intraprendenza, leadership, innovazione, collaborazione internazionale e indipendenza scientifica.
SURFACE ha durata di 5 anni ed è stato premiato con un finanziamento di un milione e mezzo di euro, una somma con la quale il professor Papangelo ha potuto allestire il laboratorio di TriboDinamica e mettere insieme un team internazionale di giovani collaboratori: Goffredo Giordano (post-doc), Ali Maghami (dottorando), Nazari Roohollah (dottorando), Amir Ghasemkhani (dottorando). Completa il team il professor Michele Ciavarella, ordinario di Progettazione Meccanica e Costruzione di Macchine, con una trentennale esperienza nel campo della tribologia.
«Attualmente siamo alla ricerca di personale altamente specializzato», dice il professor Papangelo a proposito delle prospettive del laboratorio di Tribodinamica. «Per le sue caratteristiche e finalità, il laboratorio si inserisce perfettamente nel programma di sviluppo del dipartimento di Meccanica, Matematica e Management – commenta il direttore, professor Giuseppe Carbone – che, a sua volta, ha ottenuto anche per questo quinquennio il riconoscimento di dipartimento di eccellenza dal ministero dell’Università e della Ricerca».
«Nel futuro, vorremmo aprirci a collaborazioni pubblico-privato – spiega il professor Papangelo – e nel frattempo abbiamo già ottenuto un progetto PRIN in collaborazione con il dipartimento di Dipartimento di Bioscienze, Biotecnologie e Biofarmaceutica dell’Università di Bari (il sistema di fabbricazione è infatti in grado di micro-fabbricare anche materiale biocompatibile). Pensiamo che le nostre attività potranno interessare aziende e startup ad alto contenuto tecnologico – conclude Papangelo – nei settori manifatturiero, robotica e bio-sanitario». Altri studiosi, nel frattempo, potranno avvicinarsi al laboratorio e trovare punti di contatto per collaborazioni interdisciplinari. Una risorsa per il dipartimento, per il Politecnico e per il territorio.
