Automazione, meccatronica e servizi: i progetti di UniBg per l’industria

L’automazione e la meccatronica sono discipline pervasive, non solo nell’ambito manifatturiero, dove contribuiscono alla continua innovazione di macchine e impianti, ma anche in altri settori (trasporti e biomedicale per esempio). La meccatronica non è solo l’integrazione di tecnologie elettroniche, Ict e sistemi meccanici, ma è un autentico paradigma progettuale che concepisce sin dal principio e in modo sinergico il sistema fisico con il sistema elettronico e informatico di gestione e controllo. Analogamente, l’automazione non si limita allo sviluppo dei tradizionali sistemi industriali, ma si occupa della progettazione di algoritmi di controllo, diagnostica di guasti e software sensing, ambiti nei quali il machine learning gioca un ruolo importante e promette un miglioramento continuo delle prestazioni di dispositivi e sistemi. All’Università di Bergamo, le attività di ricerca in questi ambiti sono svolte dal Mechatronics and mechanical dynamics laboratory (Mdlab), guidato da Paolo Righettini e dal Control systems and Automation laboratory (Cal), guidato da Antonio Ferramosca e Fabio Previdi, che svolgono attività di ricerca multidisciplinari e con una forte componente applicativa. Il Cal è coinvolto nel progetto Anthem in cui i ricercatori stanno sviluppando un prototipo di pancreas artificiale a supporto dei pazienti diabetici. Sono stati sviluppati algoritmi di controllo basati su reti neurali che hanno dato ottimi risultati ed ora è in partenza un trial clinico per verificare l’efficacia del sistema sui pazienti durante l’esercizio fisico.

Automazione e meccatronica per l’industria

Un altro esempio di progetto, in collaborazione con Brembo, sta sviluppando dei modelli neurali per stimare in modo estremamente accurato la mappa d’attrito dei dischi freni per le competizioni. La centralina acquisisce i sensori sul dispositivo e una rete neurale fornisce il valore istantaneo dell’attrito da usare per modulare al meglio la coppia frenante.

Nel Mdlab si progettano e sviluppano dispositivi meccatronici innovativi, in cui la forte integrazione fra la meccanica, l’elettronica ed il software di gestione permettono di ottenere elevate prestazioni e flessibilità, rispondenti alle sfide dell’industria avanzata. Tra le attività del laboratorio spicca il progetto Inproves, sviluppato insieme a Brembo, Marelli e altri partner industriali e accademici, focalizzato sui motori elettrici per sistemi brake-by-wire, una tecnologia chiave per i veicoli del futuro. Grazie a questa collaborazione è stata definita una nuova procedura di progettazione e realizzata una linea di produzione e qualificazione dei componenti principali, contribuendo a rendere questi sistemi più affidabili e industrializzabili.

Un altro progetto rilevante è TiCami, in partnership con il mondo industriale, riguardante soluzioni software per la gestione ed il controllo di sistemi robotici. Esso ha permesso di mettere a punto metodologie di gestione e coordinamento dei movimenti di robot e macchinari industriali complessi, che, in modo intuitivo ed efficace, permettono la riduzione del tempo di realizzazione delle soluzioni meccatroniche composte da decine di motori per automazione.

Manifattura e autismo

Nonostante la crescente consapevolezza sull’autismo, l’integrazione lavorativa resta una sfida: i tassi di disoccupazione tra le persone con disturbo dello spettro autistico possono sfiorare il 90%. Se la scuola ha sviluppato strumenti di inclusione, il mondo del lavoro fatica a valorizzare queste risorse. Per affrontare questa sfida è nato un progetto di ricerca che unisce competenze ingegneristiche e pedagogiche per progettare ambienti di lavoro più inclusivi nel settore manifatturiero.

La ricerca studia come ripensare linee e postazioni produttive: dalla riduzione del sovraccarico sensoriale alla definizione di sequenze operative chiare, evitando il multitasking. Il modello sviluppato si ispira all’International Classification of functioning dell’Oms, evidenziando come una progettazione attenta dei fattori ambientali favorisca partecipazione, produttività ed efficienza.

Nuova vita per i materiali riciclati

Le tecnologie di stampa 3d, spesso note come «additive manufacturing», sono oggi tra i principali ambiti di ricerca di UniBg, dove convergono le competenze dei gruppi di Tecnologie e sistemi di lavorazione e di Scienza e tecnologia dei materiali. Un settore che, dopo essere stato per anni associato quasi esclusivamente alla prototipazione, sta vivendo una profonda evoluzione e si propone sempre più come leva strategica per l’industria avanzata. La crescente maturità di queste tecnologie, unita alla possibilità di personalizzare geometrie, prestazioni e materiali, ne amplia in modo significativo il campo di applicazione e l’impatto sui processi produttivi. Dall’energia alla mobilità, fino all’aerospazio, l’«additive manufacturing» si sta imponendo come tecnologia abilitante per la produzione di componenti e materiali innovativi destinati a piccole e medie serie ad alto valore aggiunto.

In questo scenario, UniBg ha costruito negli anni un percorso di ricerca fortemente radicato nel tessuto produttivo, sviluppando un modello che parte dai bisogni delle imprese e si traduce in ricerca applicata, progetti di trasferimento tecnologico e iniziative su scala nazionale. Tra le esperienze più recenti spicca Rigner-am, progetto finanziato da Regione Lombardia con Kilometro Rosso nel ruolo di capofila. L’obiettivo è ambizioso: trasformare materiali riciclati in nuove materie prime per l’«additive manufacturing», contribuendo così alla sostenibilità ambientale e alla circolarità dei processi industriali. Le attività riguardano lo sviluppo di leghe leggere e ad alte prestazioni ottenute da materiali di scarto, in grado di raggiungere, e in alcuni casi superare, le proprietà dei materiali originari. A queste si affiancano nuovi polimeri ricavati da rifiuti tessili e plastici, pensati per la produzione di componenti ad alta tecnologia destinati a settori a elevato valore aggiunto.

Nell’ambito del progetto Pnrr Most , dedicato alla mobilità sostenibile, UniBg coordina le attività di ricerca sui veicoli leggeri e sulla mobilità attiva. In questo contesto, l’«additive manufacturing» ha svolto un ruolo determinante nella realizzazione di un innovativo telaio in lega di alluminio a struttura reticolare leggera, progettato per migliorare il comfort di guida del ciclista. Sono state inoltre sviluppate soluzioni modulari pensate per rendere il veicolo più flessibile e maggiormente adatto alla multimodalità dei trasporti, favorendone la smontabilità, ma mantenendo una particolare attenzione alla sicurezza. Nel progetto Pnrr Mics, finalizzato a rendere l’industria manifatturiera più circolare, tracciabile e sostenibile, sono state sviluppate metodologie produttive basate sull’«additive manufacturing», che prevedono l’impiego di polveri metalliche ricavate dall’atomizzazione di prodotti a fine vita per la realizzazione di nuovi componenti o per la riparazione di quelli esistenti.

Integrare prodotti e servizi, il nuovo modello di business

Le imprese manifatturiere si trovano oggi davanti a una scelta strategica: continuare a competere sulla sola vendita dei prodotti oppure differenziarsi adottando modelli basati sull’integrazione tra prodotti e servizi, secondo la logica della servitizzazione. Non si tratta solo di aggiungere assistenza o ricambi, ma di assumersi la responsabilità della continuità operativa, dell’efficienza e dei risultati del cliente. Nei modelli servitizzati il cliente paga per accesso, utilizzo o risultati, rendendo centrali nuovi sistemi di misurazione delle performance. Questa trasformazione, resa possibile dall’uso dei dati e delle tecnologie digitali, rafforza le relazioni con i clienti e promuove soluzioni più durevoli ed efficienti.

UniBg, anche attraverso il Centro interuniversitario Asap di cui è socio fondatore, svolge un ruolo di primo piano nella ricerca sui processi di trasformazione dei modelli di erogazione, sulla valutazione del valore generato e sulle modalità con cui le imprese adottano la servitizzazione.

Particolare rilievo assumono alcuni progetti di ricerca attualmente in corso. Nell’ambito di un progetto europeo Pss-Pass che prevede il coinvolgimento di 11 partner tra istituti di ricerca e aziende di rilievo internazionale, si sta studiando come estendere il Digital product passport anche ai servizi. Nel progetto regionale Creo-Tex, invece, l’attenzione è rivolta allo sviluppo e valutazione di nuovi modelli di business coerenti con la logica della servitizzazione.