PriMab in Ingegno

Risultato della ricerca:

Il progetto di ricerca PRIMAB [Produzione Industriale di Moduli Abitativi], finanziato con Azione 1.2.2 – Avviso Pubblico per il finanziamento di progetti di ricerca e sviluppo POR Calabria FESR-FSE 2014-2020, di cui al CUP J58C17000170006, ha portato DIMEG dell’UNICAL in veste di O.D.R in collaborazione la Meca Ingenium srl [capofila] e la Escogas [partner] alla realizzazione di un prototipo, finalizzato alla produzione industriale, di un modulo abitativo di 64 mq interamente realizzato in fabbrica, tale da essere acquistabile già completo e trasportabile, pronto a l’uso, in qualsiasi momento disponibile dai punti di stoccaggio o vendita e trasferibile con tir, elicotteri e navi. Il prototipo si caratterizza per la completa reversibilità nell’uso del suolo ed è in qualsiasi momento riubicabile e riutilizzabile in altro sito. La ricerca ha portato all’individuazione di un nucleo elementare standardizzato in grado di sottendere singolarmente o per composizione più soluzioni integrate di funzioni abitative finite [residenziali, scolastiche, ospedaliere, produttive, museali, bancarie, etc.]. La composizione di più nuclei elementari standardizzati prospetta soluzioni di diversa dimensione: mq 16, mq 32, mq 48, mq 64, mq 80, identicamente consegnabili finite, pronte a l’uso e trasportabili. Si è giunti a prospettare la fattibilità di un intero ospedale costituito da reparti finiti ed indipendenti, implementabile e de-implementabile, secondo necessità, in base al numero di posti letto, le cui componenti elementari o compartimentali possono essere in ogni momento riubicabili e riutilizzabili indipendentemente, trasportandole con tir o elicottero. Lo studio delle diverse soluzioni integrate nelle diverse funzioni abitative ha portato alla individuazione dimensionale del nucleo standardizzato elementare in grado di ottimizzare le diverse soluzioni funzionali integrate nelle diverse estensioni di pianta. Si ritiene di aver ottimizzato il rapporto trasportabilità/ funzionalità in un numero di ambiti applicativi sufficiente a rendere sostenibile l’avvio di una nuova linea di produzione industriale standardizzata. Il prototipo è stato progettato, verificato e realizzato normativamente per essere tirato in alto e caricato su tir e/o tradotto con elitrasporto; i suoi nuclei elementari sono interamente realizzati in lamiera corten da mm 3 ed una volta assemblati configurano sistemi strutturali unici, assimilabili a Vierendeel scatolari rinforzate, agganciabili per la movimentazione e l’elitrasporto a soli 4 punti. Il modulo abitativo ha infissi in corten della ditta Secco; l’architettura degli interni è tutta in soluzioni modulari di fine ebanisteria. Il prototipo trovasi oggi presso la sede della Meca Ingenium srl, nell’area industriale nord di Cammarata, del comune di Castrovillari, in prossimità dello svincolo autostradale Sibari-Firmo della A2 del Mediterraneo.
Attinente al risultato della ricerca presentato è la collaborazione in essere con la Meca Ingenium srl sopra descritta nel progetto di ricerca PriMab. Tra le collaborazioni da ritenersi decisive nello sviluppo futuro del risultato della ricerca sia in fase di validazione in campo reale che di convalida industriale si segnala la necessità di apporti scientifici e professionali altamente specialistici nel campo della brevettazione, della progettazione architettonica e del design industriale, della progettazione impiantistica, in ambito ingegneristico strutturale, nell’ambito della sicurezza del lavoro e dei trasporti, nell’ambito dell’elilavoro, dell’ingegnerizzazione della produzione industriale, nel settore del marketing e della comunicazione.
Area di innovazione 2. “Edilizia sostenibile”
Traiettorie Tecnologiche e coerenza Edilizia sostenibile nei nuovi edifici Recupero dei rifiuti edili. Nuove tecniche e nuovi materiali (strutturali e componenti) Smart Systems.
La sostenibilità del sistema edilizio introdotta dal Prototipo consiste nella sostenibilità dell’efficientamento ed autosufficienza energetica; nella maggiore sostenibilità economica dei costi di produzione ed esercizio della soluzione; nella sostenibilità della programmazione, manutenzione e gestione differenziale nell’uso e “consumo” del territorio in fase attuativa; nella sostenibilità di un programma di rilancio dell’area produttiva industriale di Cammarata per fasi progressive, compatibili con le dimensioni e capacità imprenditoriali reali delle imprese coinvolte e di quelle in futuro chiamate a costituirsi in comparto produttivo. La sostenibilità consiste anche nella pressoché totale riciclabilità dei materiali strutturali e di completamento. Il Prototipo introducendo sul mercato un nuovo prodotto, apre la via ad una fase di continua ricerca e ridesign delle soluzioni e dunque di collaborazione con le strutture di ricerca scientifica presenti nel territorio. Si segnala la potenziale adesione del Progetto ad altre Aree di innovazione, con le rispettive traiettorie tecnologiche come di seguito indicato.
Area di innovazione 7. “Ambiente e Rischi naturali”
Traiettorie Tecnologiche e coerenza Protezione antisismica del territorio. Sistemi di gestione dell’emergenza legata ai rischi ambientali.
Il Prototipo si presta particolarmente alla gestione dell’emergenza legata ai rischi ambientali. La sua estensione applicativa consentirebbe di configurare tutte le unità della colonna regionale della Protezione civile. I moduli abitativi raggiungerebbero l’area d’utilizzo da punti di raccolta e stoccaggio strategici della Protezione Civile che potrebbe dotarsi per ogni area di un numero congruo di unità pronte all’uso da riallocare, concentrare o deconcentrare a seconda delle necessità. Unificando la soluzione si potrebbe spingere la pianificazione della gestione dell’emergenza alla massima precisione possibile. Ciò consentirebbe la pianificazione integrata dell’emergenza, avvalendosi peraltro di una dimestichezza con la gestione della tipologia tanto maggiore quanto la sua diffusione nella pianificazione territoriale ordinaria e nel libero mercato. Ciò dimostra la tangenza del Progetto con altre Aree di innovazione e con le rispettive traiettorie tecnologiche. Si pensi all’importantissima area 8 “Scienze della Vita” e alla relativa Traiettoria tecnologica dei Sistemi avanzati per la pianificazione, organizzazione e gestione dei servizi e dei processi sanitari, in questo caso legati all’emergenza. L’esportabilità del modello produttivo e logistico e le sue applicazioni nell’emergenza potrebbero interessare gli Enti e le Organizzazioni Internazionali per la tutela dei diritti umani operative in ambito sanitario.
Area di innovazione 6. “Smart Manufacturing”.
Traiettorie Tecnologiche e coerenza Smart materials. Smart processes. Smart solutions.
L’innovazione e il carattere di Smart Processes & solutions del Prototipo consistono sostanzialmente nell’equilibrio conseguito tra la piena funzionalità abitativa del modulo e la sua trasportabilità, il che consente di produrlo integralmente in fabbrica e di consegnarlo completo in tutto e perfettamente operativo nel luogo di stoccaggio o utilizzo. Il Prototipo ottimizza la applicabilità dei moduli e del sistema produttivo a tutta una serie di ambiti funzionali: residenziale, medico-ospedaliero, didattico, produttivo, commerciale, sociale, ecc.. Lo smart manufacturing, materials, processes, solutions viene inteso rispetto ai processi strategici innovativi di produzione, trasporto, allocazione, stoccaggio e riuso. L’innovazione consiste nella possibilità di seguire pianificazioni incrementali e decrementali, con una significativa riduzione della onerosità amministrativa dei tempi e delle procedure di appalto e realizzazione. Viene ribadita l’incentivazione che tale tecnologia innovativa comporta verso politiche di completa reversibilità dell’uso del suolo e verso una diversa concezione della gestione e del riequilibrio-differenziale del territorio. La snellezza e duttilità temporale e la significativa riduzione dei costi di produzione e di insediamento renderebbe sostenibili il rilancio dell’edilizia popolare abitativa, scolastica ed ospedaliera secondo gli standard della produzione industriale. Consentirebbe inoltre la riconversione virtuosa, in un nuovo settore produttivo, del know-how storicamente acquisito nell’industria automobilistica, navale e meccanica, settori leader e storici della produzione e del design italiani.

Riferimento a finanziamenti precedenti:

Il progetto di Ricerca PRIMAB è stato finanziato all’interno del POR CALABRIA FESR-FSE 2014-2020, ASSE I Promozione della ricerca e dell’innovazione, avente Obiettivo specifico 1.2 il Rafforzamento del sistema innovativo regionale e nazionale, con Azione 1.2.2 Supporto alla realizzazione di progetti complessi di attività di ricerca e sviluppo su poche aree tematiche di rilievo e all’applicazione di soluzioni tecnologiche funzionali alla realizzazione delle strategie di S3, con Avviso Pubblico per il finanziamento di progetti di ricerca e sviluppo, di cui al CUP J58C17000170006.

L’Università della Calabria, con il DIMEG quale Organismo di Ricerca ha collaborato alla ideazione, progettazione e realizzazione del Prototipo in oggetto con la Meca Ingenium srl. Impresa Capofila e Soggetto Proponente.
Le attività svolte dall’O.d.R. sono consistite nella supervisione e coordinamento della Ideazione, progettazione, direzione esecutiva e controllo della Ricerca industriale e dello Sviluppo sperimentale in ogni fase del processo produttivo e nell’uso dei materiali. Nell’analisi e nella valutazione dei risultati della prototipazione nel campo sperimentale dell’innovazione industriale e tecnologica, nonché dei riflessi e delle prospettive aperte dalla soluzione.

Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:

Rispetto allo stato dell’arte, alla ricerca scientifica già pubblicata ed ai prodotti presenti sul mercato il Prototipo realizzato costituisce una nuova Soluzione Tecnologica tesa ad aprire una nuova filiera produttiva nel campo dell’architettura/edilizia industriale in serie, in grado di introdurre nuovi Processi in più settori del comparto, nonché nella pianificazione e gestione del territorio, nelle politiche sociali ed in quelle del pronto intervento e dell’emergenza, coprendo con identiche soluzioni trasportabili finite e riutilizzabili più ambiti abitativi ivi comprese tutte le funzioni necessarie alle colonne regionali della Protezione Civile.

Il Prototipo consente una maggiore chiarezza e snellezza economica dei processi amministrativi, una duttilità amministrativa ed un più puntuale controllo dei processi attuativi. Consente di innescare e sostanziare la programmazione e la gestione di interventi unificati sino al dettaglio esecutivo. Consente una significativa riduzione dei tempi e dei costi d’intervento e la costituzione di un parco di soluzioni stoccabili in aree strategiche, pronte a l’uso abitativo residenziale che in quello medico-ospedaliero; a queste vanno aggiunti i vantaggi economici derivanti dalla riubicabilità, riutilizzabilità e dalla reversibilità nell’uso del suolo.

La soluzione proposta si propone anche di innescare innovazione nei processi di co-programmazione e gestione dell’emergenza in
ambito di Protezione Civile e dell’Emergenza medico-sanitaria. Reca con sé un modello di innovazione applicabile a l’intero territorio nazionale, potenzialmente rispondente ai fabbisogni di altre aree della Comunità europea e per molti versi estendibile agli scenari in cui operano le Organizzazioni internazionali.

Suo punto di forza è l’unificazione e la standardizzazione delle componenti e dei processi. Costituisce dunque un moltiplicatore di processi di innovazione tecnologica e di governance dialogante con ed in grado di avvalersi delle specializzazioni avanzate di altri settori produttivi [metalmeccanico avanzato, automobilistico, aeronautico, navale].

Titoli di proprietà intellettuale:

Quanto agli aspetti legati alla Proprietà Industriale ed intellettuale delle soluzioni innovative approntate e dei risultanti dalla ricerca si attesta essere attualmente in corso le attività preliminari di stesura del testo di un brevetto.

Principali applicazioni e mercato di riferimento:

Distingueremo due ordini di applicazioni cui sono destinati i risultati della ricerca. Quelle inerenti l’avanzamento tecnologico sono tese ad orientare il percorso di validazione in ambiente operativo reale e di valorizzazione dei risultati attraverso l’ingegnerizzazione della produzione industriale.

Queste se da un lato confermano le scelte progettuali, dall’altro richiedono il perfezionamento della prototipazione pilota cosiddetta di linea ed il miglioramento dei processi e dei servizi che la sostengono fornendo molte indicazioni soprattutto inerenti la sequenza di
montaggio nella linea di produzione al fine di garantire la manutenzione e progressiva implementazione delle componenti. Fine di queste verifiche prototipali sono la progressiva qualificazione del prodotto e dei processi produttivi.

L’altro ordine di applicazioni attiene alla scelta delle tipologie edilizie delle quali la prototipazione può comunque costituire verifica. In tal
senso l’ambito applicativo cui ci si rivolge è senz’altro quello dell’edilizia residenziale già testato e del quale ogni rielaborazione pilota e di linea segna certamente un avanzamento. La domanda di soluzioni performanti in altri ambiti impone tuttavia la necessità di compendiare tra le scelte possibili evoluzioni prototipali nell’ambito medico-sanitario ambulatoriale, scolastico e più in generale nelle funzioni compatibili con la programmazione e la gestione dell’emergenza. Tali evoluzioni sono oggetto di particolare attenzione. Resta il fatto che obiettivo del presente progetto di industrializzazione è l’unificazione e la standardizzazione dei prodotti e dei processi produttivi, dunque la potenziale coesistenza di diverse linee di produzione standardizzate ed unificate, come peraltro già ampiamente dimostrato dalla prima prototipazione.
Il Prototipo realizzato costituisce una nuova Soluzione Tecnologica tesa ad aprire una nuova filiera produttiva nel campo dell’architettura/edilizia abitativa industriale in serie, non solo residenziale, ed è in grado di introdurre nuovi Processi in più settori del comparto.

Il principale mercato di riferimento è senz’altro quello dell’edilizia residenziale industriale, ad alto standard abitativo, impatto ambientale verificato, compatibile con aree protette e di pregio [Parchi, aree archeologiche, …], unificata [con possibilità di riconversione industriale delle strutture modulari tra tutte le diverse applicazioni abitative] ma anche tale da trasferire la qualificazione architettonica e funzionale ai più diversi fabbisogni sociali e, come si è detto, alle diverse funzioni abitative [scolastiche, medico sanitarie, ospedaliere, produttive, bancarie, museali, religiose, di ricovero ed accoglienza, alberghiere, turistiche, della ristorazione, per il tempo libero, sportive, etc.].

La soluzione intende identicamente guardare ai relativi mercati di riferimento. Sua peculiarità è l’alto tasso di socializzazione della produzione e di integrazione sociale ed ambientale degli spazi interni.

Per le sue caratteristiche intrinseche la soluzione si presta all’impiego nell’ambito della pianificazione e gestione differenziale e dinamica del  riequilibrio del territorio e dell’emergenza ed alle politiche di pronto intervento delle amministrazioni territoriali e delle organizzazioni internazionali.

Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:

Ad oggi il livello tecnologico è il TRL6, conseguito attraverso le fasi:

• TRL1: Ideazione compiuta. Analisi dello stato della scienza e prima progettazione di massima con riflessi d’innovazione nella gestione del territorio e dell’emergenza.
• TRL2: Fattibilità tecnologica ed ingegnerizzazione. Studio delle tipologie strutturali edilizie, navali, aereonautiche, ferroviarie e normative specifiche; individuazione, per ingombro e peso, della tipologia idonea.
• TRL3: Soluzione per composizione di moduli elementari standardizzati. Modellazione strutturale meccanica ed edile; sua integrazione funzionale, strutturale e spaziale. Studi su diverse applicazioni abitative, impatto ambientale e sul carattere sociale della produzione.
• TRL4: Ottimizzazione della trasportabilità/funzionalità e progettazione esecutiva del prototipo in step successivi di verifica
  ingegneristico meccanica ed edile, architettonica e impiantistica.
• TRL5: Validazione in fabbrica del prototipo con verifiche e controlli di qualità, realizzazione di dime, componenti, di moduli
  elementari e loro unione bullonata; tiro in alto e movimentazione. Implementazione di impiantistica e opere di completamento. Validazione in fabbrica della tecnologia, della sua possibilità di controllo e sostenibilità realizzativa.
• TRL6: Completamento del prototipo con dimostrazione del risultato in ambiente rilevante di produzione. Architettura, ingegnerizzazione, tempi e costi compatibili con la riproducibilità seriale. Avvenuta validazione degli obiettivi e delle
  potenzialità di innovazione della soluzione.

Sulla scorta dei risultati della ricerca ottenuti e del conseguito TRL 6, si prospetta il seguente piano di avanzamento tecnologico verso gli obiettivi TRL7 e TRL8. Perfezionamento del sistema costruttivo: progetto e realizzazione di una nuova linea pilota con nuovi stampi, dime e sequenze di saldatura. Progetto, ingegnerizzazione e realizzazione di nuovo prototipo pilota di linea, aggiornato e finalizzato alla convalida industriale del prodotto, di processi e servizi aggiornati e migliorati. Progetto e realizzazione di test in campo reale di tiro in alto, movimentazione e trasporto con misurazione analitica delle deformazioni, di tempi, costi e logistica del trasporto. Validazione in ambiente operativo reale della funzionalità, abitabilità, dell’isolamento termico e acustico, alle diverse condizioni esterne. Progettazione, allestimento e validazione degli appoggi al suolo, del sistema di protezione delle aperture esterne e delle giunzioni tra moduli finiti.
Obiettivo TRL7 Pianificazione e effettuazione della convalida industriale attraverso il prototipo pilota di linea. Ingegnerizzazione di una linea di produzione con definizione delle specifiche e delle buone pratiche costruttive a garanzia della riproducibilità seriale. Progettazione e verifica di processi e servizi di convalida industriale. Convalida del processo di produzione in linea quanto a personale, costi, strumenti, materie, sistemi operativi, metodi, controlli e mantenimento dei mezzi di produzione. Definizione dei protocolli di convalida, delle fasi critiche e dei criteri di accettazione, delle verifiche periodiche del sistema di produzione, della qualifica di operatività e della qualifica del progetto industriale. Ottimizzazione del sistema di produzione e sua qualificazione in progress. Definitiva convalida normativa. Espletamento delle pratiche di brevettazione, tutela e promozione dei risultati. A dimostrazione di un Sistema completo
qualificato di produzione industriale. Obiettivo TRL8