Дисертації з теми "Sostenibilità del processo edilizio"

Le problematiche ambientali e la loro attinenza con il settore delle costruzioni rappresentano un importante ambito di intervento per i prossimi anni. Il cambiamento culturale in atto e l’evoluzione del quadro normativo hanno condotto allo sviluppo di nuovi modi di operare, di sistemi costruttivi e materiali innovativi. Progettisti e imprese di costruzioni hanno intuito le potenzialità che derivano dall’adozione di soluzioni volte all'efficienza energetica ma, denunciano spesso difficoltà nel mettere a sistema in modo organico e integrato l’innovazione e gli obblighi normativi con le tecniche consolidate di realizzazione degli edifici. Frequentemente molte soluzioni sono infatti poco conosciute nella tecnica e, laddove non vi è una preparazione appropriata, il rischio di pregiudicare i vantaggi energetico - ambientali ed economici attesi è maggiore. A partire da queste considerazioni, la ricerca ha sviluppato uno strumento metodologico e tecnico per definire criteri progettuali e mettere in luce attenzioni esecutive che riguardano soluzioni d’involucro ad alte prestazioni, proponendo un apporto nella gestione della delicata fase di trasferimento delle informazioni di dettaglio tecnologico agli operatori di cantiere.

L’elaborato si pone l’obiettivo di analizzare, sia sul piano economico che su quello ambientale, un intervento di manutenzione straordinario che ha previsto l’ampiamento e la sopraelevazione di un fabbricato esistente, sull’intero ciclo di vita della nuova struttura. Dapprima sono state presentate le due metodologie utilizzate, rispettivamente il Life Cycle Assessment per la valutazione ambientale e il Life Cycle Cost per la valutazione economica, esaminando le tecniche in maniera teorica, dall’evoluzione storica alle normative odierne. Dopodiché è stato esposto il caso di studio, presentando tre differenti metodologie costruttive ipotizzate per l’intervento: la prima stratigrafia è stata ipotizzata in blocchi di laterizio portante e isolamento in polistirene espanso, la seconda alternativa consiste in una struttura a telaio in calcestruzzo armato con blocchi di laterizio con funzione di tamponamento e isolante in polistirene espanso mentre l’ultima stratigrafia prevede una struttura portante in legno XLAM con isolante in lana di legno. Al fine di poter computare al meglio le prestazioni economiche ed ambientali delle tre differenti strutture è stato effettuato anche un calcolo dei consumi e delle prestazioni in fase di utilizzo delle metodologie costruttive con l’ausilio di un software di certificazione energetica. Il comportamento dell’intera vita utile delle tre stratigrafie è stato infine analizzato e confrontato utilizzando la tecnica LCA per valutare le performance energetiche, gli impatti ambientali e le emissioni inquinanti, e tramite la metodologia LCC per analizzare prestazioni economiche.

La questione energetica ha assunto, negli ultimi anni, un ruolo centrale nel dibattito mondiale in relazione a quattro fattori principali: la non riproducibilità delle risorse naturali, l’aumento esponenziale dei consumi, gli interessi economici e la salvaguardia dell'equilibrio ambientale e climatico del nostro Pianeta. E’ necessario, dunque, cambiare il modello di produzione e consumo dell’energia soprattutto nelle città, dove si ha la massima concentrazione dei consumi energetici. Per queste ragioni, il ricorso alle Fonti Energetiche Rinnovabili (FER) si configura ormai come una misura necessaria, opportuna ed urgente anche nella pianificazione urbanistica. Per migliorare la prestazione energetica complessiva del sistema città bisogna implementare politiche di governo delle trasformazioni che escano da una logica operativa “edificio-centrica” e ricomprendano, oltre al singolo manufatto, le aggregazioni di manufatti e le loro relazioni/ interazioni in termini di input e output materico-energetiche. La sostituzione generalizzata del patrimonio edilizio esistente con nuovi edifici iper-tecnologici, è improponibile. In che modo quindi, è possibile ridefinire la normativa e la prassi urbanistica per generare tessuti edilizi energeticamente efficienti? La presente ricerca propone l’integrazione tra la nascente pianificazione energetica del territorio e le più consolidate norme urbanistiche, nella generazione di tessuti urbani “energy saving” che aggiungano alle prestazioni energetico-ambientali dei singoli manufatti quelle del contesto, in un bilancio energetico complessivo. Questo studio, dopo aver descritto e confrontato le principali FER oggi disponibili, suggerisce una metodologia per una valutazione preliminare del mix di tecnologie e di FER più adatto per ciascun sito configurato come “distretto energetico”. I risultati di tale processo forniscono gli elementi basilari per predisporre le azioni necessarie all’integrazione della materia energetica nei Piani Urbanistici attraverso l’applicazione dei principi della perequazione nella definizione di requisiti prestazionali alla scala insediativa, indispensabili per un corretto passaggio alla progettazione degli “oggetti” e dei “sistemi” urbani.
The energy issue has recently become crucial in the global debate in relation to four main factors: the non-reproducibility of natural resources, the exponential increase in consumption, the economic interests and the preservation of the environment and climate of our Planet. It is therefore necessary to change the pattern of production and consumption of energy, especially in cities where the highest consumption of energy is concentrated. For these reasons, the use of Renewable Energy Sources (RES) is now beginning to look as essential, appropriate and urgent even in urban planning. To improve the overall energy performance of the city system the government policies should come out of a "building-centric" operative logic covering, in addition to individual estates, the aggregations of buildings and their relationships/interactions in terms of input and output of matter-energy. The widespread replacement of existing estates with new hyper-technology buildings, is unlikely. So how, can we redefine rules and practices to create energetically efficient urban fabric building? This research proposes the integration of the emerging territorial energy planning and the more established zoning in the generation of the urban fabric "energy saving", adding to the energy and environmental performance of individual buildings those of the context, in a global energy balance. This study, describing and comparing the main RES available today, suggests a methodology for preliminary assessment of the mix of technologies and RES best suited for each site, configured as a "district energy". The results of this process provide the basics to prepare the necessary actions related to the integration of the energy efficiency in Town Planning through the application of the principles of equalization in the definition of performance requirements to the scale of settlements, which are essential for a correct transfer in the design of the urban "objects" and “systems".

La questione energetica ha assunto, negli ultimi anni, un ruolo centrale nel dibattito mondiale in relazione a quattro fattori principali: la non riproducibilità delle risorse naturali, l’aumento esponenziale dei consumi, gli interessi economici e la salvaguardia dell'equilibrio ambientale e climatico del nostro Pianeta. E’ necessario, dunque, cambiare il modello di produzione e consumo dell’energia soprattutto nelle città, dove si ha la massima concentrazione dei consumi energetici. Per queste ragioni, il ricorso alle Fonti Energetiche Rinnovabili (FER) si configura ormai come una misura necessaria, opportuna ed urgente anche nella pianificazione urbanistica. Per migliorare la prestazione energetica complessiva del sistema città bisogna implementare politiche di governo delle trasformazioni che escano da una logica operativa “edificio-centrica” e ricomprendano, oltre al singolo manufatto, le aggregazioni di manufatti e le loro relazioni/ interazioni in termini di input e output materico-energetiche. La sostituzione generalizzata del patrimonio edilizio esistente con nuovi edifici iper-tecnologici, è improponibile. In che modo quindi, è possibile ridefinire la normativa e la prassi urbanistica per generare tessuti edilizi energeticamente efficienti? La presente ricerca propone l’integrazione tra la nascente pianificazione energetica del territorio e le più consolidate norme urbanistiche, nella generazione di tessuti urbani “energy saving” che aggiungano alle prestazioni energetico-ambientali dei singoli manufatti quelle del contesto, in un bilancio energetico complessivo. Questo studio, dopo aver descritto e confrontato le principali FER oggi disponibili, suggerisce una metodologia per una valutazione preliminare del mix di tecnologie e di FER più adatto per ciascun sito configurato come “distretto energetico”. I risultati di tale processo forniscono gli elementi basilari per predisporre le azioni necessarie all’integrazione della materia energetica nei Piani Urbanistici attraverso l’applicazione dei principi della perequazione nella definizione di requisiti prestazionali alla scala insediativa, indispensabili per un corretto passaggio alla progettazione degli “oggetti” e dei “sistemi” urbani.
The energy issue has recently become crucial in the global debate in relation to four main factors: the non-reproducibility of natural resources, the exponential increase in consumption, the economic interests and the preservation of the environment and climate of our Planet. It is therefore necessary to change the pattern of production and consumption of energy, especially in cities where the highest consumption of energy is concentrated. For these reasons, the use of Renewable Energy Sources (RES) is now beginning to look as essential, appropriate and urgent even in urban planning. To improve the overall energy performance of the city system the government policies should come out of a "building-centric" operative logic covering, in addition to individual estates, the aggregations of buildings and their relationships/interactions in terms of input and output of matter-energy. The widespread replacement of existing estates with new hyper-technology buildings, is unlikely. So how, can we redefine rules and practices to create energetically efficient urban fabric building? This research proposes the integration of the emerging territorial energy planning and the more established zoning in the generation of the urban fabric "energy saving", adding to the energy and environmental performance of individual buildings those of the context, in a global energy balance. This study, describing and comparing the main RES available today, suggests a methodology for preliminary assessment of the mix of technologies and RES best suited for each site, configured as a "district energy". The results of this process provide the basics to prepare the necessary actions related to the integration of the energy efficiency in Town Planning through the application of the principles of equalization in the definition of performance requirements to the scale of settlements, which are essential for a correct transfer in the design of the urban "objects" and “systems".

Il presente lavoro di tesi affronta la riqualificazione strutturale del patrimonio costruito italiano attraverso l'analisi di un caso studio relativo ad un edificio in muratura portante. L'argomento è sviluppato in maniera integrata a partire dalla conoscenza dell'edificio e lo studio di vulnerabilità, fino alla progettazione degli interventi più efficaci volti alla riduzione del rischio sismico nel rispetto della normativa vigente, con un occhio di riguardo all'attualità ricercando soluzioni idonee per l'accesso alle agevolazioni fiscali del Superbonus. Ogni argomentazione e deduzione deriva da un attento studio del comportamento della struttura e della tipologia di modellazione adottata dal software utilizzato.

2012 - 2013
The theme of the recovery of historical buildings is current, especially in a period in which, for known economic, financial, social and political reasons, interventions of new constructions and investment have declined dramatically and investments, although contained, are diverted to energy rehabilitation and functional recovery and restoration of existing buildings. Our country has a housing stock that, if properly managed and developed, can turn into an asset by potential priceless. Often, however, customers, designers and contractors are not ready for action in addressing the demanding projects on historical buildings, losing opportunities for development and economic growth. Just think, for example, to the considerable funds that the EU allocates periodically to facilitate the recovery of historic buildings and that often our country is not able to find or spend. The most common causes of these inefficiencies are attributable to the reluctance - in the fields of engineering and architecture - to the planning, management of enterprise-resource, teamwork, updated, the industrialization of construction site, quality control and so on. This PhD research is aimed to study, from the theoretical point of view and from the study of the state of the art, the efficiency - in terms of productivity and quality of work - of a new approach for analysis, management and control of the building process, through the use of the methodology of building information modeling using two case studies of reference: the assessment of the applicability of the BIM Surveying to the historical buildings and the possible benefits of the latter compared to the use of traditional survey methods. Building information modeling, already widely used successfully in other countries as part of interventions of new construction, it is a 'way of working' relatively young and little known in many advanced counties, including Italy. It is configured as a holistic and coordinated method to assist architects, engineers, customers, decision makers, maintenance staff and all those involved in the building project. In the current traditional practice, the life cycle of a building - from design, to construction management, from supply management to the maintenance work in the year - remains fragmented and based on a continuous and not-organized exchange of information between the various actors involved in the construction process. Errors, omissions or inaccuracies contained in these documents (paper or digital) are often due to unexpected costs, delays in the design and execution of the work, of legal actions between clients and companies or designers... [edited by Author]
XII n.s.

Progetto di fattibilità per la riqualificazione del complesso dell'Osservanza, creando un polo sceintifico tecnologico con sinergie per il territorio e a favore della comunità. Salvaguardare e preservare un patrimonio storico e culturale dalle radici antiche, è un dovere e un vantaggio, come quello di investire in una infrastruttura che parte già con un alto valore intrinseco e che nel tempo si rivaluta esponenzialmente.

The research work proposes a reflection about transforming existing city. The thesis focus about transformation projects which considering the addition of part and volumes an opportunity to redefine performance and architectural appeal of existent building and renovate the whole city functioning. The research refers to urban living context and housing quality, by using timber technology as method to read the change towards new "smart" urban environment. This topic becomes the driving force at the center of development actions in many European medium cities, promoting a new research approach against soil consumption. Thus represent an opportunity to experiment new forms of living and search further directions for the building sector. Wood can be seen as the most suitable material for these interventions, it offers the opportunity to reduce energy consumption and CO2 emissions during the entire construction process and the building life cycle.

Tale elaborato si pone l’obiettivo di analizzare una tematica oggigiorno molto discussa, ma tuttora per molti versi inesplorata: la sostenibilità. Esso è stato scritto con la volontà di rendere disponibile uno scritto di consultazione che fornisca una panoramica il più possibile completa sugli studi e le metodologie applicative elaborati fino ad ora connessi al tema della sostenibilità. La logica con cui lo scritto è articolato, prevede in primis un inquadramento generale sul tema della sostenibilità, fortemente connesso con il concetto di Life Cycle Thinking, e prosegue concentrando l’attenzione su aspetti via via più specifici. Il focus dell’analisi si concentra infatti sullo studio delle singole tecniche del ciclo di vita e successivamente sulle potenzialità di applicazione delle stesse ad uno specifico settore: quello edilizio. All’interno di questo settore è poi fornito un dettaglio in merito ai materiali ceramici per i quali si è intrapreso un serio percorso verso l’applicazione concreta dei principi dello sviluppo sostenibile. Per consolidare i temi trattati, l’elaborato si concentra infine sull’analisi di due studi applicativi: uno studio di Life Cycle Assessment e uno di Life Cycle Costing realizzati al fine di studiare i profili ambientale ed economico delle piastrelle ceramiche in contrapposizione a quelle in marmo.

Il presente studio si propone dopo un'attenta descrizione del miele analizzandone accuratamente le proprietà fisiche, chimiche, il processo di produzione e l'analisi sensoriale, di effettuare la procedura di Life Cycle Assessment del processo di lavorazione del miele che avviene all'interno dell'Apicoltura Piana di Castel San Pietro Terme; qui la materia prima ovvero il miele arriva da fornitori sia italiani che esteri e attraverso una serie di processi tra cui trattamento in camera calda, filtrazione e confezionamento il prodotto viene reso commerciabile e trasportato all'ingrosso (CEDI, industrie). Nell'analisi sono stati considerati tutti i macchinari ovvero i loro materiali, le emissioni, i rifiuti e la vita media di questi. E' stata altresì presa in esame la distanza fornitore-azienda e azienda-consumatore. La fase che risulta più impattante con oltre il 90% del danno è l'imballaggio del miele, a testimonianza dell'elevata efficienza dei macchinari posseduti dall'azienda e delle numerose certificazioni in campo ambientale ottenuti da quest'ultima.

Nella tesi è stato analizzato il processo edilizio in contesti vincolati, al fine di progettare un piccolo teatro all’interno del castello di Gatteo (FC). Tale iter, inizia ripercorrendo i mutamenti architettonici, che ha subito il teatro, dai suoi albori fino ai giorni nostri. Inoltre è stata fatta una valutazione storica del sito dove verrà ubicata la nuova costruzione, al fine di rendere la progettazione architettonica coerente con esso. Per il dimensionamento delle geometrie del fabbricato ci si è attenuti al Decreto del Ministero dell'Interno 19 agosto 1996 (locali pubblico spettacolo) che ne regola la capienza massima, il numero delle vie di fuga e le dimensioni di esse. Per il dimensionamento strutturale, avvenuto nel rispetto dell’NTC 2018, si è optato per una struttura in acciaio, caratterizzata da capriata e con solai in lamiera grecata collaborante. Infine sono stati prodotti gli elaborati grafici di piante, prospetti, dettagli costruttivi e render.

Nella mia tesi affronto una tra le tematiche più discusse nell'ultimo decennio, ovvero il rinnovamento e la riqualificazione del patrimonio edilizio scolastico italiano. Il mio lavoro si è incentrato dapprima sull'analisi storica della Scuola Secondaria di primo grado ''Mario Montanari'', sito in via Aquileia n.31 a Ravenna, e sull'inquadramento geografico e climatico attraverso l'utilizzo del software Ecotect Analysis. Successivamente ho impostato il lavoro per la certificazione energetica e la verifica delle prestazioni energetiche dell'edificio tramite il software a regime stazionario "TerMus Acca". Attraverso l'utilizzo di TerMus ho ottenuto la Relazione Tecnica Legge 10, l'Attestato di Prestazione Energetica (APE) e l'Attestato di Qualificazione Energetica (AQE) secondo le norme nazionali e regionali. Inoltre, il 27 febbraio ho effettuato un sopralluogo del complesso scolastico, al fine di ottenere un'indagine più approfondita dello stato attuale dell'edificio, identificando eventuali elementi di criticità come la presenza di muffe, umidità, l'eccessivo riscaldamento degli ambienti e lo stato degli impianti di riscaldamento. In fine come ultima fase ho definito le strategie di intervento più vantaggiose, in termini di risparmio sulla bolletta energetica dell'edificio e di riduzione delle emissioni di Co2, da adottare per migliorare le prestazioni energetiche ed il comfort degli ambienti (ad esempio attraverso la sostituzione degli infissi e la realizzazione di un cappotto termico). Quindi modificando i dati riferiti alle murature e agli infissi della tavola realizzata con TerMus, ho osservato quali benefici sono stati ottenuti con questi interventi essenziali. L'obiettivo cardine del mio lavoro è stato il raggiungimento di un reale miglioramento della prestazione energetica dell'edificio, ottenendo di conseguenza un risparmio sui costi di gestione della stessa.

Il biogas è una delle energie rinnovabili più accessibile, è ricavabile da fonti alternative ed è una fonte preziosa per la produzione di energia termica ed elettrica e di biocarburanti. Negli ultimi anni sono stati costruiti moltissimi impianti di produzione di biogas ed upgrading a biometano. Data la forte crescita in tutto il mondo ed essendo questa tecnologia relativamente accessibile a chiunque, tanti sono anche il numero di incidenti, che si sono verificati negli ultimi anni, per diverse cause. Nel presente lavoro di tesi viene inizialmente data una panoramica sul processo di digestione anaerobica, sulle tecnologie di upgrading del biogas e vengono forniti dati relativi al trend di produzione del biogas nel mondo, utili per un confronto con dati sugli incidenti che hanno colpito questa industria. Viene poi effettuata un’analisi della fattibilità economica di un impianto di produzione di biogas e di upgrading a biometano, anche sulla base delle nuove tariffe incentivanti, comparando inoltre anche i costi delle diverse tecnologie disponibili per l’upgrading del biogas a biometano. Successivamente vengono approfonditi i rischi che affliggono questo settore industriale anche sulla base delle sostanze coinvolte nel processo, con evidenti caratteristiche di pericolosità, e alla luce dei numerosi incidenti che hanno colpito questo settore industriale negli ultimi anni al fine di valutarne scenari, cause e conseguenze. In virtù degli scenari incidentali l’obiettivo finale è stato quello di comprendere quali eventi critici possano determinarli e di selezionare ed implementare barriere di sicurezza (“safety barriers”) che possano mitigare le cause o ridurre le conseguenze degli eventi critici. Identificati questi possibili sistemi di protezione, per comprendere la sostenibilità di un impianto di produzione e upgrading del biogas, sono stati riportati anche aspetti relativi ai costi delle safety barriers, da integrare con l’analisi economica effettuata precedentemente.

La torbidità proteica nei vini bianchi e la sostanza colorante instabile nei vini rossi sono due dei principali fenomeni di instabilità della vinificazione. I coadiuvanti tradizionali hanno un elevato impatto economico e ambientale e i vini possono essere meno accettati dai consumatori. Lo scopo del lavoro è studiare nuovi coadiuvanti sostenibili per risolvere questi problemi. Per prevenire la torbidità causata dalle proteine, i produttori trattano il vino con bentonite che è un efficace agente chiarificante, ma la sua applicazione ha mostrato inconvenienti che costano 1 miliardo $ all’anno nel mondo. Un’alternativa può essere l'utilizzo di vinaccioli che sono una risorsa rinnovabile e prontamente disponibile per le cantine. Inoltre, la diffusione dell'encefalopatia spongiforme bovina ha portato a una revisione delle pratiche di produzione alimentare. Molti degli agenti chiarificanti utilizzati nella vinificazione sono di origine animale (gelatina suina, albumina d'uovo e caseina). Questi problemi hanno determinato una crescente domanda di vini ottenuti senza prodotti di origine animale. Un'alternativa può essere rappresentata dalle proteine vegetali estratte da patata e pisello. I risultati hanno mostrato le capacità chiarificanti di questi prodotti e hanno portato a identificare i migliori in base alla rimozione di proteine e polifenoli e alla valutazione sensoriale dei diversi vini trattati.
Protein turbidity in white wines and unstable coloring matter in red wines are two of the main phenomena of instability in winemaking. Traditional adjuvants involved have both high economic and environmental impact and wines can be less acceptable by consumers. The aim of this work was to investigate new and sustainable adjuvants to solve these problems. To prevent protein turbidity, winemakers add to wine bentonite that is an effective fining agent, but its application has shown drawbacks that cost $1 billion worldwide per year. A possible alternative can be the use of grape seeds that are a renewable resource and readily available to wineries during vintage. Moreover, the spread of Bovine Spongiform Encephalopathy led to a review of food production practices. Several of the fining agents used in winemaking are of animal origin (porcine gelatin, egg albumin and casein). These issues resulted in an increasing demand for wines obtained without fining agents from animal sources. An alternative can be represented by vegetal proteins extracted from potato and pea. Results shown the clarifying capacities of these agents and led to identify the best ones based on proteins and phenolics removal and sensory evaluation of different treated wines.

La torbidità proteica nei vini bianchi e la sostanza colorante instabile nei vini rossi sono due dei principali fenomeni di instabilità della vinificazione. I coadiuvanti tradizionali hanno un elevato impatto economico e ambientale e i vini possono essere meno accettati dai consumatori. Lo scopo del lavoro è studiare nuovi coadiuvanti sostenibili per risolvere questi problemi. Per prevenire la torbidità causata dalle proteine, i produttori trattano il vino con bentonite che è un efficace agente chiarificante, ma la sua applicazione ha mostrato inconvenienti che costano 1 miliardo $ all’anno nel mondo. Un’alternativa può essere l'utilizzo di vinaccioli che sono una risorsa rinnovabile e prontamente disponibile per le cantine. Inoltre, la diffusione dell'encefalopatia spongiforme bovina ha portato a una revisione delle pratiche di produzione alimentare. Molti degli agenti chiarificanti utilizzati nella vinificazione sono di origine animale (gelatina suina, albumina d'uovo e caseina). Questi problemi hanno determinato una crescente domanda di vini ottenuti senza prodotti di origine animale. Un'alternativa può essere rappresentata dalle proteine vegetali estratte da patata e pisello. I risultati hanno mostrato le capacità chiarificanti di questi prodotti e hanno portato a identificare i migliori in base alla rimozione di proteine e polifenoli e alla valutazione sensoriale dei diversi vini trattati.
Protein turbidity in white wines and unstable coloring matter in red wines are two of the main phenomena of instability in winemaking. Traditional adjuvants involved have both high economic and environmental impact and wines can be less acceptable by consumers. The aim of this work was to investigate new and sustainable adjuvants to solve these problems. To prevent protein turbidity, winemakers add to wine bentonite that is an effective fining agent, but its application has shown drawbacks that cost $1 billion worldwide per year. A possible alternative can be the use of grape seeds that are a renewable resource and readily available to wineries during vintage. Moreover, the spread of Bovine Spongiform Encephalopathy led to a review of food production practices. Several of the fining agents used in winemaking are of animal origin (porcine gelatin, egg albumin and casein). These issues resulted in an increasing demand for wines obtained without fining agents from animal sources. An alternative can be represented by vegetal proteins extracted from potato and pea. Results shown the clarifying capacities of these agents and led to identify the best ones based on proteins and phenolics removal and sensory evaluation of different treated wines.

Attività di screening dello stabilimento BASF S.p.A. di Pontecchio Marconi per l’ottenimento del rinnovo AIA 2020 richiesto dall’amministrazione competente ARPAE Emilia-Romagna. È stato verificato che la conduzione di tutte le unità impiantistiche e le condizioni di esercizio delle attività industriali fossero implementate in conformità alle normative vigenti negli stati membri dell’Unione Europea in materia di tutela ambientale. Lo svolgimento del riesame si è incentrato sulla verifica dell’implementazione delle BAT in impianto, con dovuto riferimento e attenta consultazione del materiale legislativo inerente BREFs. L’audit interno, per la sua trasversalità e completezza, ha dato modo di sviluppare una metodologia di riesame dei siti industriali basata sulla suddivisione di uno stabilimento in tre macroaree: Sistema di Gestione, Produzione e Infrastrutture. La metodologia di screening applicata al sito in esame ha evidenziato una piena conformità dello stabilimento alle normative prese in esame. Si sono individuate opportunità di miglioramento, tra cui lo sviluppo di un approccio ad una progettazione sostenibile. La concretizzazione di questo approccio si è ottenuta mediante la realizzazione di uno strumento progettuale: una checklist che potesse tener conto dell'implementazione delle BAT nel basic design di una linea produttiva. Considerare il caso studio di una linea produttiva in fase di modifica ha permesso di sviluppare una checklist che potesse realmente tener conto delle esigenze in fase decisionale e autorizzativa, e degli aspetti normativi in materia di tutela ambientale. In conclusione, il lavoro ha permesso la realizzazione di una checklist che potesse supportate la fase progettuale di una linea produttiva generica e la conduzione delle principali infrastrutture presenti in un sito industriale, andando a considerare le tecnologie implementabili per una riduzione integrata degli impatti ambientali generati da un sito industriale.

La presente tesi di Laurea Triennale propone un’analisi dei materiali, dei sistemi costruttivi, degli accrescimenti in funzione della lettura dei dissesti e del degrado della Casa rurale o “Casa del Contadino”, facente parte dell’antico borgo medievale di San Biagio in Padule.

Gli enti pubblici e privati gestiscono immobili che necessitano di interventi di rifunzionalizzazione, manutenzione ed adeguamento alle normative vigenti. A ciò va aggiunto che il D.lgs. n.50 del 18 Aprile 2016 ha introdotto nelle procedure di gara, in maniera ancora più significativa, il rispetto del miglior rapporto qualità/prezzo per il criterio dell’offerta economicamente più vantaggiosa. La qualità di un processo edilizio ha diverse accezioni, ma è sempre intesa come il “grado di rispondenza delle prestazioni dell’opera realizzata, ai requisiti che ne hanno guidato la concezione, la progettazione, la produzione, la costruzione e la gestione” . La tesi approfondisce il tema della qualità per i bandi di gara indetti dalla Pubblica Amministrazione, analizzando gli strumenti utilizzati in fase di gara e proponendo un metodo ripetibile, in grado di fare emergere un dato sintetico della qualità raggiunta in sede di progettazione esecutiva, confrontando i requisiti richiesti nel bando di gara con quelli raggiunti in seguito alla presentazione delle offerte da parte dei concorrenti. Il metodo individuato, composto da una serie di schede riassuntive per ogni unità del sistema, vuole proporsi come uno strumento da affiancare a quelli tradizionali del project management, ed intende dare supporto sia alla fase progettuale, per quanto riguarda la valutazione della qualità dell’offerta, sia alla Direzione Lavori, per la fase di verifica ed accettazione dei materiali, in modo tale da lasciare una documentazione scritta in caso di contenzioso tra la stazione appaltante e l’esecutore. Per l’applicazione del metodo si è scelto come caso di studio l’intervento di restauro e risanamento conservativo del Teatro Comunale di Bagnacavallo (RA). Il progetto intende consegnare alla cittadinanza il pieno utilizzo della fabbrica recuperando il Ridotto del Teatro portando a valore spazi parzialmente utilizzati e con potenzialità di sviluppo ulteriore.

La green chemistry può essere definita come l’applicazione dei principi fondamentali di sviluppo sostenibile, al fine di ridurre al minimo l’impiego o la formazione di sostanze pericolose nella progettazione, produzione e applicazione di prodotti chimici. È in questo contesto che si inserisce la metodologia LCA (Life Cycle Assessment), come strumento di analisi e di valutazione. Il presente lavoro di tesi è stato condotto con l’intenzione di offrire una valutazione degli impatti ambientali associati al settore dei processi chimici di interesse industriale in una prospettiva di ciclo di vita. In particolare, è stato studiato il processo di produzione di acroleina ponendo a confronto due vie di sintesi alternative: la via tradizionale che impiega propilene come materia prima, e l’alternativa da glicerolo ottenuto come sottoprodotto rinnovabile di processi industriali. Il lavoro si articola in due livelli di studio: un primo, parziale, in cui si va ad esaminare esclusivamente il processo di produzione di acroleina, non considerando gli stadi a monte per l’ottenimento delle materie prime di partenza; un secondo, più dettagliato, in cui i confini di sistema vengono ampliati all’intero ciclo produttivo. I risultati sono stati confrontati ed interpretati attraverso tre tipologie di analisi: Valutazione del danno, Analisi di contributo ed Analisi di incertezza. Dal confronto tra i due scenari parziali di produzione di acroleina, emerge come il processo da glicerolo abbia impatti globalmente maggiori rispetto al tradizionale. Tale andamento è ascrivibile ai diversi consumi energetici ed in massa del processo per l’ottenimento dell’acroleina. Successivamente, per avere una visione completa di ciascuno scenario, l’analisi è stata estesa includendo le fasi a monte di produzione delle due materie prime. Da tale confronto emerge come lo scenario più impattante risulta essere quello di produzione di acroleina partendo da glicerolo ottenuto dalla trans-esterificazione di olio di colza. Al contrario, lo scenario che impiega glicerolo prodotto come scarto della lavorazione di sego sembra essere il modello con i maggiori vantaggi ambientali. Con l’obiettivo di individuare le fasi di processo maggiormente incidenti sul carico totale e quindi sulle varie categorie d’impatto intermedie, è stata eseguita un’analisi di contributo suddividendo ciascuno scenario nei sotto-processi che lo compongono. È stata infine eseguita un’analisi di incertezza tramite il metodo Monte Carlo, verificando la riproducibilità dei risultati.

Il lavoro ha come obiettivo l'esplorazione di alcuni nodi significativi di un'esperienza di ricerca-azione sul tema della sostenibilità della vita sociolavorativa entro un servizio socio sanitario. In particolare esso procede attraverso tre studi qualitativi, il cui filo conduttore è rappresentato dal tema della valutazione dei prodotti e dei processi della ricerca-azione sulla sostenibilità della vita sociolavorativa. Il primo studio si pone come obiettivo specifico l'esplorazione dei risultati conoscitivi e trasformativi prodotti dalla ricerca-azione entro il servizio considerato. Il secondo studio si focalizza sulla valutazione degli esiti e dei processi di apprendimento messi in atto nell'esperienza di ricerca. Il terzo studio infine intende esplorare il processo di ricerca con particolare attenzione al tema della sostenibilità della ricerca-azione, focalizzandosi in particolare sul processo di costruzione della domanda.
Aim of the work is to investigate a selection of significant aspects of an action-research experience on life sustainability at work promoted in an health and social service. The paper is composed by three qualitative studies. The first study aims to describe the outcomes of the action-research. The second study evaluates the learning process promoted by the action research, to find out what different efficacy action-research has, as a strategy to promote life sustainability at work. The second study explores the action-research process and its sustainability, particularly focussing on how partnership and participation are built during and around the work.

Il lavoro ha come obiettivo l'esplorazione di alcuni nodi significativi di un'esperienza di ricerca-azione sul tema della sostenibilità della vita sociolavorativa entro un servizio socio sanitario. In particolare esso procede attraverso tre studi qualitativi, il cui filo conduttore è rappresentato dal tema della valutazione dei prodotti e dei processi della ricerca-azione sulla sostenibilità della vita sociolavorativa. Il primo studio si pone come obiettivo specifico l'esplorazione dei risultati conoscitivi e trasformativi prodotti dalla ricerca-azione entro il servizio considerato. Il secondo studio si focalizza sulla valutazione degli esiti e dei processi di apprendimento messi in atto nell'esperienza di ricerca. Il terzo studio infine intende esplorare il processo di ricerca con particolare attenzione al tema della sostenibilità della ricerca-azione, focalizzandosi in particolare sul processo di costruzione della domanda.
Aim of the work is to investigate a selection of significant aspects of an action-research experience on life sustainability at work promoted in an health and social service. The paper is composed by three qualitative studies. The first study aims to describe the outcomes of the action-research. The second study evaluates the learning process promoted by the action research, to find out what different efficacy action-research has, as a strategy to promote life sustainability at work. The second study explores the action-research process and its sustainability, particularly focussing on how partnership and participation are built during and around the work.

L'elaborato analizza due interventi di restauro strutturale necessari alla completa fruizione del Castello di Pieve del Vescovo, un'antica residenza vescovile fortificata nel comune di Corciano (PG). Gli interventi riguardano il ripristino delle coperture in due parti significative del castello e il consolidamento della volta superiore alla Chiesa di San Giovanni, fulcro del complesso fortificato. Dal momento che il complesso ospita i corsi di formazione della Scuola Edile di Perugia, lo studio propone anche un'estensione del progetto di restauro, al fine di garantire sia il regolare svolgimento dei corsi, sia il completamento degli interventi di recupero di cui la struttura necessita.

In preindustrial basic buildings, technological solutions that a local community processes to respond to specific needs are the lexical components of building language. Such processing takes place within the limits of a spontaneous behavior - which is aimed at finding the most economical resolution in terms of material and constructive knowledge - until the gradual progress of technological possibilities and the gradual weakening of the cultural and constructive limitations caused by the local-size of each community, lead to solutions gradually more elaborate than the initial spontaneous ones. This process is particularly interesting if it’s related to the costitutive elements of building enclosure, which constitute the main vehicles of rework in construction, technology and formal solution- first relating to the local tradition and then to monumental architecture’s codes- enriched gradually by the intentionality of architectural language. This process is particularly important in historical basic buildings, where urban tissue is readable in plan and elevation as a continuous organic and enclosure, in its specific connotation of facade, plays a key role in the characterization of building units. This applies in basic buildings rather than monumental architectures, because in monumental architectures all parts of the construction, such as the enclosure, are configured as costitutive elements designed to be representative of a coded language and architectural culture that often goes beyond the local traditions. Building language, as an anthropic product at minimum scale construction, it’s a particular aspect of the spontaneous process in pre-industrial buildings that regulates transformations in building structures and urban tissues. The approach to its reading can be follows methodological criteria of morpho-typological basic buildings reading, with the aim of systematically reconstruct the logical spontaneous figurative and construction processuality of its elements. This investigation, based on a multi-scale reading of building transformations, can break free from considerations about uniqueness of building product and influence of specific actors in building process; these are evaluations that were otherwise inevitable in the case of investigations on individual building, especially in monumental architecture. It is possible to encode, and not only classify, basic building language to reconstruct systematically the figurative and construction processuality of its elements? It is possible to outline this method of analysis to develop a design tool to support cognitive actions on historical urban tissue? These are the questions that the research aims to answer.

La digitalizzazione del settore delle costruzioni è una realtà sempre più concreta. Negli ultimi anni molte innovazioni tecnologiche hanno trovato applicazione in campo edile. L’argomento della tesi vuole fornire un supporto al Coordinatore per la Sicurezza in fase di Esecuzione all’interno del cantiere edile. L'intento è quello di ottimizzare le funzionalità di gestione documentale del software SìDocs ed aggiungere operatività al software per rendere più efficace il controllo e la verifica di tutti gli aspetti riguardanti la salute e sicurezza dei lavoratori in cantiere. La tesi è articolata in due sezioni: nella prima si introduce il software per avere un maggior supporto nell’attività di verifica documentale delle imprese; nella seconda si implementa il software con un verbale preimpostato con i contenuti del D.Lgs 81/2008 la cui compilazione assegnerà eventuali non conformità alle imprese coinvolte in cantiere. Obiettivo della tesi è quello di dimostrare come l’integrazione della tecnologia digitale porti un sostanziale miglioramento rispetto alla gestione tradizionale del cantiere, riguardo all’aspetto di migliore tracciabilità, verifica e monitoraggio, oltreché all’aggiornamento della documentazione delle imprese coinvolte nell’appalto ed in particolar modo all’aspetto operativo in fase di sopralluogo, al fine di ridurre gli infortuni e le morti sul lavoro.

L’interoperabilità tra le differenti piattaforme BIM-oriented è un concetto fondamentale per la collaborazione tra le diverse figure coinvolte nelle fasi di progettazione e gestione di una costruzione; inoltre, a seguito del Decreto Ministeriale n. 560 del 2017 (conosciuto come “decreto BIM”), l’obbligatorietà di eseguire progetti con metodi e strumenti informatici per la gestione delle informazioni è già una realtà. La tesi propone un approccio metodologico volto alla valutazione comparativa tra i differenti metodi di condivisione delle informazioni nel processo edilizio, investigandone i termini operativi esprimibili tra diverse piattaforme di modellazione BIM, tramite il formato di scambio IFC. Questo lavoro di tesi presenta le analisi relative ai criteri, potenzialità e limiti nello scambio informativo tramite modelli digitali espressi nel formato IFC e creati da software di BIM authoring diversi. In particolare, si è studiato come vengono tradotte le informazioni attribuite agli elementi costruttivi, come si configurano le complesse geometrie modellate, quanti e quali elementi vengono correttamente visualizzati graficamente, per consentire uno scambio adeguato e coerente dei dati nel tempo. Per validare il percorso di studio intrapreso, volto a dimostrare come l’interoperabilità degli strumenti sia fondamentale per alimentare un corretto flusso di progetto BIM, si è trattato il caso studio del complesso demaniale in piazza VIII agosto a Bologna, sede del Provveditorato Interregionale per le Opere Pubbliche Lombardia – Emilia-Romagna. In parallelo alla gestione dei dati raccolti per l’edificio nel modello federato multidisciplinare, si è cercato di coniugare l’approccio alla digitalizzazione a tale edificio esistente, affrontando un contesto operativo attuale. In conclusione, si sono evidenziati i grandi vantaggi derivanti dall’adozione di processi di gestione informativa BIM, circostanziandone le attuali criticità ed ipotizzandone gli avanzamenti futuri.

Despite significant efforts have been directed toward reducing waste generation and encouraging alternative waste management strategies, landfills still remain the main option for Municipal Solid Waste (MSW) disposal in many countries. Hence, landfills and related impacts on the surroundings are still current issues throughout the world. Actually, the major concerns are related to the potential emissions of leachate and landfill gas into the environment, that pose a threat to public health, surface and groundwater pollution, soil contamination and global warming effects. To ensure environmental protection and enhance landfill sustainability, modern sanitary landfills are equipped with several engineered systems with different functions. For instance, the installation of containment systems, such as bottom liner and multi-layers capping systems, is aimed at reducing leachate seepage and water infiltration into the landfill body as well as gas migration, while eventually mitigating methane emissions through the placement of active oxidation layers (biocovers). Leachate collection and removal systems are designed to minimize water head forming on the bottom section of the landfill and consequent seepages through the liner system. Finally, gas extraction and utilization systems, allow to recover energy from landfill gas while reducing explosion and fire risks associated with methane accumulation, even though much depends on gas collection efficiency achieved in the field (range: 60-90% Spokas et al., 2006; Huitric and Kong, 2006). Hence, impacts on the surrounding environment caused by the polluting substances released from the deposited waste through liquid and gas emissions can be potentially mitigated by a proper design of technical barriers and collection/extraction systems at the landfill site. Nevertheless, the long-term performance of containment systems to limit the landfill emissions is highly uncertain and is strongly dependent on site-specific conditions such as climate, vegetative covers, containment systems, leachate quality and applied stress. Furthermore, the design and operation of leachate collection and treatment systems, of landfill gas extraction and utilization projects, as well as the assessment of appropriate methane reduction strategies (biocovers), require reliable emission forecasts for the assessment of system feasibility and to ensure environmental compliance. To this end, landfill simulation models can represent an useful supporting tool for a better design of leachate/gas collection and treatment systems and can provide valuable information for the evaluation of best options for containment systems depending on their performances under the site-specific conditions. The capability in predicting future emissions levels at a landfill site can also be improved by combining simulation models with field observations at full-scale landfills and/or with experimental studies resembling landfill conditions. Indeed, this kind of data may allow to identify the main parameters and processes governing leachate and gas generation and can provide useful information for model refinement. In view of such need, the present research study was initially addressed to develop a new landfill screening model that, based on simplified mathematical and empirical equations, provides quantitative estimation of leachate and gas production over time, taking into account for site-specific conditions, waste properties and main landfill characteristics and processes. In order to evaluate the applicability of the developed model and the accuracy of emissions forecast, several simulations on four full-scale landfills, currently in operative management stage, were carried out. The results of these case studies showed a good correspondence of leachate estimations with monthly trend observed in the field and revealed that the reliability of model predictions is strongly influenced by the quality of input data. In particular, the initial waste moisture content and the waste compression index, which are usually data not available from a standard characterisation, were identified as the key unknown parameters affecting leachate production. Furthermore, the applicability of the model to closed landfills was evaluated by simulating different alternative capping systems and by comparing the results with those returned by the Hydrological Evaluation of Landfill Performance (HELP), which is the most worldwide used model for comparative analysis of composite liner systems. Despite the simplified approach of the developed model, simulated values of infiltration and leakage rates through the analysed cover systems were in line with those of HELP. However, it should be highlighted that the developed model provides an assessment of leachate and biogas production only from a quantitative point of view. The leachate and biogas composition was indeed not included in the forecast model, as strongly linked to the type of waste that makes the prediction in a screening phase poorly representative of what could be expected in the field. Hence, for a qualitative analysis of leachate and gas emissions over time, a laboratory methodology including different type of lab-scale tests was applied to a particular waste material. Specifically, the research was focused on mechanically biologically treated (MBT) wastes which, after the introduction of the European Landfill Directive 1999/31/EC (European Commission, 1999) that imposes member states to dispose of in landfills only wastes that have been preliminary subjected to treatment, are becoming the main flow waste landfilled in new Italian facilities. However, due to the relatively recent introduction of the MBT plants within the waste management system, very few data on leachate and gas emissions from MBT waste in landfills are available and, hence, the current knowledge mainly results from laboratory studies. Nevertheless, the assessment of the leaching characteristics of MBT materials and the evaluation of how the environmental conditions may affect the heavy metals mobility are still poorly investigated in literature. To gain deeper insight on the fundamental mechanisms governing the constituents release from MBT wastes, several leaching experiments were performed on MBT samples collected from an Italian MBT plant and the experimental results were modelled to obtain information on the long-term leachate emissions. Namely, a combination of experimental leaching tests were performed on fully-characterized MBT waste samples and the effect of different parameters, mainly pH and liquid to solid ratio (L/S,) on the compounds release was investigated by combining pH static-batch test, pH dependent tests and dynamic up-flow column percolation experiments. The obtained results showed that, even though MBT wastes were characterized by relatively high heavy metals content, only a limited amount was actually soluble and thus bioavailable. Furthermore, the information provided by the different tests highlighted the existence of a strong linear correlation between the release pattern of dissolved organic carbon (DOC) and several metals (Co, Cr, Cu, Ni, V, Zn), suggesting that complexation to DOC is the leaching controlling mechanism of these elements. Thus, combining the results of batch and up-flow column percolation tests, partition coefficients between DOC and metals concentration were derived. These data, coupled with a simplified screening model for DOC release, allowed to get a very good prediction of metal release during the experiments and may provide useful indications for the evaluation of long-term emissions from this type of waste in a landfill disposal scenario. In order to complete the study on the MBT waste environmental behaviour, gas emissions from MBT waste were examined by performing different anaerobic tests. The main purpose of this study was to evaluate the potential gas generation capacity of wastes and to assess possible implications on gas generation resulting from the different environmental conditions expected in the field. To this end, anaerobic batch tests were performed at a wide range of water contents (26-43 %w/w up to 75 %w/w on wet weight) and temperatures (from 20-25 °C up to 55 °C) in order to simulate different landfill management options (dry tomb or bioreactor landfills). In nearly all test conditions, a quite long lag-phase was observed (several months) due to the inhibition effects resulting from high concentrations of volatile fatty acids (VFAs) and ammonia that highlighted a poor stability degree of the analysed material. Furthermore, experimental results showed that the initial waste water content is the key factor limiting the anaerobic biological process. Indeed, when the waste moisture was lower than 32 %w/w the methanogenic microbial activity was completely inhibited. Overall, the obtained results indicated that the operative conditions drastically affect the gas generation from MBT waste, in terms of both gas yield and generation rate. This suggests that particular caution should be paid when using the results of lab-scale tests for the evaluation of long-term behaviour expected in the field, where the boundary conditions change continuously and vary significantly depending on the climate, the landfill operative management strategies in place (e.g. leachate recirculation, waste disposal methods), the hydraulic characteristics of buried waste, the presence and type of temporary and final cover systems.

La ricerca si muove nell’ambito disciplinare dell’economia della produzione edilizia, della gestione di processo e del controllo della qualità del progetto. Oggetto particolare di indagine sono le procedure, gli strumenti e le logiche operative che sovrintendono la gestione della domanda e la verifica di rispondenza dell’offerta da parte della funzione committenza. All’interno del processo decisionale particolare attenzione viene data agli aspetti riguardanti la formazione e la gestione delle decisioni, l’espressione e la formalizzazione della domanda, ovvero alla gestione delle interfacce operative tra domanda ed offerta.

La tesi si propone di analizzare le attuali metodologie per la gestione del processo edilizio e le prospettive che queste possono avere, in parallelo allo sviluppo delle possibilità e competenze informatiche raggiunte dal settore della progettazione e costruzione dell'architettura. Tali metodologie vengono introdotte e analizzate mediante un esteso approfondimento storico e dello stato dell'arte, al fine di meglio definire il quadro di riferimento e gli indirizzi delle linee di ricerca del settore. Nella parte sperimentale, si riportano i risultati ottenuti dall'impiego del prototipo informatico sviluppato. Questo applicativo combina le potenzialità della modellazione informativa dell'edificio (BIM) con tecniche di Intelligenza Artificiale, in tre casi studio. I risultati dimostrano chiaramente i vantaggi, in termini economici e di durata del cantiere, e aprono la strada ad ulteriori sviluppi delle sinergie tra informatica e ingegneria per l'architettura.

L’avvento del paradigma dell’Industria 4.0 ha stravolto il settore industriale italiano e mondiale. Grazie ad esso si sta rivolgendo una crescente attenzione all’innovazione, digitalizzazione e sostenibilità dei processi produttivi. Il concetto stesso di produzione industriale si sta pian piano modificando radicalmente, tanto da denominare questo periodo la “quarta rivoluzione industriale”. Uno dei sette pilastri fondanti del paradigma della Industria 4.0 è l’Additive Manufacturing (AM). All'interno di questo ecosistema, l'AM gioca un ruolo chiave per lo sviluppo e la produzione di prototipi e componenti finali, caratterizzati da un’estrema personalizzazione e da geometrie complesse, irrealizzabili con le tradizionali tecniche produttive. Questa tecnologia innovativa si contrappone alla concezione tradizionale di processo produttivo, che ha contraddistinto gli ultimi secoli. L’idea di produrre componenti non per sottrazione di materiale da un grezzo di partenza, ma per selettiva aggiunta, stravolge inesorabilmente tutti i principi cardine della produzione industriale. L’AM non ha modificato solo il modo di produrre, ma tutto la catena di produzione e distribuzione ad essa collegata, partendo dalla supply chain per le materie prime, fino alla produzione e distribuzione ad-hoc da parte dei makers. Tutto ciò si è potuto realizzare grazie al concomitante sviluppo dei settori della meccanica, robotica, sensoristica e della progettazione software. Le più recenti innovazioni in questi settori si sono combinate nelle diverse tecnologie che compongo il mondo dell’AM, decretandone il successo a livello mondiale e permettendo la realizzazione di componenti, inimmaginabili fino a 50 anni fa. Queste indiscutibili potenzialità hanno attratto l’attenzione di diversi settori industriali, tra i quali spiccano la progettazione architettonica, aerospaziale, automobilistica e biomedicale. Attualmente, tra i processi AM che stanno riscuotendo maggiore interesse da parte del settore scientifico ed industriale, vi è senza alcun dubbio la Direct Laser Metal Deposition (DLMD). Questa tecnologia utilizza le potenzialità e la flessibilità date da un fascio laser per produrre, strato per strato, componenti 3D free-form o recuperare funzionalmente componenti usurati. La capacità di poter lavorare una selezione molto ampia di materiali (metallici, polimerici e ceramici) sta portando allo sviluppo di componenti caratterizzati da prestazioni estreme. Tale tecnologia, però, avendo alle spalle pochi decenni di vita, ha ancora diverse criticità che la caratterizzano e che il mondo scientifico sta tentando di risolvere. La presente tesi di dottorato ha cercato di affrontare, con rigoroso metodo scientifico, le sfide che ancora impedisco la diffusione a livello industriale del DLMD. Si è partiti nei primi capitoli da un’attenta analisi dello stato dell’arte del settore dell’Additive Manufacturing. Concentrandosi successivamente sullo studio approfondito della tecnologia DLMD, sviscerandone i componenti che costituiscono il sistema, analizzando i materiali utilizzabili e le principali applicazioni realizzabili. Dopo quest’imprescindibile analisi dello stato dell’arte, l’attenzione si è spostata sui punti focali dell’attività di dottorato. Si sono analizzate le diverse modellazioni relative al processo DLMD. Sono stati individuati i principali parametri coinvolti nel processo e valutati i loro effetti sulle caratteristiche meccaniche e la qualità della deposizione. Sono stati catalogate le diverse modellazioni di deposizione di singole tracce in funzione della metodologia e degli obiettivi perseguiti. Si è deciso quindi di elaborare un modello fenomenologico che possa correlare i principali parametri di processo alla qualità della deposizione, in maniera efficiente e computazionalmente conveniente. Ci si è rivolti successivamente agli ulteriori parametri di processo coinvolti nella produzione di componenti multilayer, il cui errato settaggio può comportare il fallimento della produzione. È stato quindi valutato un metodo innovativo per mitigare le variazioni della distanza di lavoro, mediante variazione dello spot laser. Il quarto capitolo della tesi è dedicato al monitoraggio di processo. Il DLMD è una tecnologia molto flessibile ma anche estremamente delicata e complessa. Al giorno d’oggi la ricerca della qualità dei componenti, passa inesorabilmente da un controllo del processo che possa assicurare ottime condizioni di lavoro. Sono stati quindi analizzati e classificati i metodi di monitoraggio in-process e post-process applicati alla tecnologia. Grazie a collaborazioni con centri di ricerca esterni, quali l’ENEA di Brindisi, è stato possibile eseguire un’approfondita campagna di monitoraggio termico di deposizioni a singola passata e multi passata. Evidenziando l’influenza dei parametri di processo e delle strategie di deposizione sul campo termico, che ha una notevole influenza sulla qualità del prodotto finale. Il processo di DLMD è stato monitorato anche con metodologia ottica, tramite una videocamera coassiale solidale con la testa laser, in grado di visualizzare la pozza fusa e di metterne in evidenza le modifiche geometriche nel corso della lavorazione. La qualità della deposizione laser è stata valutata anche post-process con tecniche ultrasoniche, che si rivelano utili per caratterizzare meccanicamente i provini realizzati e identificare alcuni difetti. Nell’ultimo capitolo della tesi è stata valutata la sostenibilità delle lavorazioni DLMD. Innanzitutto, è stata effettuata un’analisi della letteratura per mettere in mostra i lavori relativi al mondo AM e i metodi di valutazione degli impatti di tipo economico, sociale ed ambientale. Sono state scoperte ragguardevoli differenze rispetto alle tradizionali tecniche produttive, che in determinate condizioni di produzione, rendo le tecniche AM superiori sotto diversi punti di vista. Sono state sviscerate le diverse tecniche di valutazione della sostenibilità, utili a valutare soprattutto l'impatto ambientale. Si è messo in evidenza come alcune siano ormai riconosciute a livello globale, mentre altre siano in fase di sviluppo seppur mostrando notevoli vantaggi. Partendo da quest’ultimo punto, si è infine sviluppata un'analisi exergetica sul sistema prototipale presente nei laboratori del Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management (DMMM) del Politecnico di Bari.
The advent of the Industry 4.0 paradigm has upset the Italian and global industrial sector. Thanks to it, increasing attention is being paid to innovation, digitization and sustainability of production processes. The concept of industrial production has radically changed so much until calling this current historical period the "fourth industrial revolution". One of the seven pillars of the Industry 4.0 paradigm is Additive Manufacturing (AM). Within this ecosystem, AM plays a key role in the development and production of prototypes and final components, characterized by extreme customization and complex geometries, which cannot be achieved by means of traditional production techniques. This innovative technology contrasts with the traditional conception of the production processes, which has characterized the last few centuries. The idea of producing components not by subtracting material from a bulk, but by selective addition, inexorably changes all the main principles of industrial production. AM has not only changed the way of producing, but the whole production and distribution chain connected to it, starting from the supply chain for raw materials, up to ad-hoc production and distribution by makers. All of this has been possible thanks to the concomitant development of mechanics, robotics, sensors and software design fields. The most recent innovations in these sectors have been combined in the various technologies that make up the AM world, decreeing its worldwide success and allowing the creation of components, not imaginable up to 50 years ago. These indisputable potentials have attracted the attention of various industrial sectors, including architectural, aerospace, automotive and biomedical design. Currently, Direct Laser Metal Deposition (DLMD) is undoubtedly among the AM processes that are gaining more interest from the scientific and industrial sectors. This technology uses the potentiality and flexibility given by a laser beam to produce, layer by layer, free-form 3D components or functionally recovered worn components. The capability to process a wide selection of materials (metallic, polymeric and ceramic) is leading to the development of components characterized by extreme performances. However, this technology has only a few decades of life behind it, still has several critical issues that characterize it, and that the scientific world is trying to solve. The present doctoral thesis tries to face, with a rigorous scientific method, the challenges that still preclude the diffusion of the DLMD on an industrial level. The first chapters start with a careful analysis of the state of the art in the Additive Manufacturing sector. Then, focusing on an in-depth study of DLMD technology, this work examines the components of the system, analyses the workable materials and the main feasible applications. After this indispensable survey of the state of the art, attention shifted to the focal points of the doctoral activities. Different modelling practices related to the DLMD process were analysed. The main parameters involved in the process were identified and their effects on the mechanical characteristics and quality of the deposition were evaluated. The different deposition models of single traces were catalogued according to the methodology and the pursued objectives. A phenomenological model was developed, which correlate the main process parameters to the quality of the deposition, in an efficient and computationally convenient way. Further process parameters involved in the production of multilayer components were investigated, which incorrect setting may lead to process failure. An innovative method was therefore evaluated to mitigate variations in the working distance, by varying the laser spot dimension. The fourth chapter of the thesis is dedicated to the monitoring of the process. DLMD is a very flexible but also extremely delicate and complex technology. Nowadays, the search for the quality of components inexorably passes through a rigorous process control that may ensure excellent working conditions. The in-process and post-process monitoring methods applied to the technology were then analysed and classified. Thanks to collaborations with external research centres, such as the ENEA centre of Brindisi, it was possible to carry out an in-depth thermal monitoring campaign of single-pass and multi-pass depositions. The influence of process parameters and deposition strategies on the thermal field generated during the processing of nickel-based superalloy, which has a significant influence on the final product quality is highlighting. The DLMD process was also monitored by an optical method, via a coaxial CCD camera mounted on the laser head, capable of visualizing the molten pool and detect the geometric changes during processing. The quality of the laser deposition was also evaluated in a post-process step by ultrasonic techniques, which are useful for mechanically characterizing the specimens and identifying some deposition defects. In the last chapter of the thesis, the sustainability of the DLMD processes is assessed. First of all, an analysis of the literature was carried out to detect works related to the AM domain and methods for assessing economic, social and environmental impacts. Considerable differences with respect to traditional production techniques were discovered, which under certain conditions, make the AM techniques the best choice from various points of view. Several techniques for assessing sustainability were explored, especially for the assessment of the environmental impact. It is highlighted that some of them are now globally recognized, while others are currently under development, albeit showing considerable advantages. Starting from the last point, Exergetic Analysis was finally developed on the prototype DLMD system present in the laboratories of the Department of Mechanics, Mathematics and Management (DMMM) of the Polytechnic University of Bari.