Il progetto di ricerca è incentrato sullo sviluppo di un sistema di acquisizione real-time di deformazioni strutturali allo scopo di fornire in maniera istantanea lo stato di deformazione, e conseguentemente di sollecitazione interna, di una struttura. Lo scopo è quindi quello di costruire un digital twin di una struttura, ad esempio di tipo aerospaziale, che sia sincronizzato in tempo reale con un prototipo fisico. La ricerca segue due linee di sviluppo parallele. La prima riguarda il perfezionamento di un sistema di sensoristica basata sulle deformazioni integrato all'interno della sequenza di laminazione di un composito, ovvero il perfezionamento tecnologico di un composito multifunzionale su cui il proponente sta già lavorando da diversi anni. La seconda riguarda lo sviluppo di un sistema di acquisizione ed elaborazione dedicato, in cui i dati provenienti dalla rete di sensori vengono letti ed elaborati in tempo reale fornendo istantaneamente lo stato globale di risposta di una struttura al fine di operare eventuali strategie di recovery in caso di failure del componente monitorato.
Se da un lato c'è molto interesse nello sviluppare la sensoristica in sinergia con i compositi, soprattutto ai fini del monitoraggio dell'integrità strutturale ma non solo, citiamo la riduzione delle vibrazioni, il morphing strutturale, l'energy harvesting, dall'altro lo stato dell'arte presente nella letteratura scientifica è fortemente limitato a sviluppi teorici [1]. La componente sperimentale della ricerca sui sensori inglobati nei compositi è carente in letteratura; possiamo citare un lavoro [2] in cui vengono effettuate delle prove comparative unicamente a trazione su provini in cui si è variata la modalità di inglobamento del sensore e mirati esclusivamente a valutare la resistenza del composito. Lo scopo di questo lavoro è concepire e produrre un sistema costituito da rete di sensori da applicare a una struttura aeronautica sperimentale per monitorare i suoi parametri strutturali come deformazioni, sforzi, frequenze e modi propri. Ci si propone poi di incorporare tale sistema su una struttura di tipo aeronautico (ala) di ridotte dimensioni, ottenendo un dimostratore per una gamma più ampia e più avanzata di applicazioni. Il dimostratore può infatti essere facilmente utilizzato a modello di una struttura più complessa come un aereo, un lanciatore, un satellite o una piattaforma aerospaziale, terrestre o navale. Fornire una struttura aeronautica di un sistema di monitoraggio intrinseco trova grande utilità non solo in condizioni operative ma anche durante tutte le fasi di vita della struttura stessa. Ad esempio durante tutti i test di qualifica, durante le fasi di trasporto/spostamento e assemblaggio, ai controlli pre-volo e alle ispezioni post-volo. Questa è un'importante applicazione della ricerca con ampie ricadute in un contesto industriale. Un ulteriore contributo che rende innovativa la ricerca è quello di entrare nel merito dell'interazione tra sensori e struttura. L'operatività della rete di sensori viene rilevata attraverso la misura continua dei segnali che essa produce. In tal modo è possibile stabilire i limiti operativi entro cui è possibile agire e la sensibilità verso sollecitazioni aerodinamiche esterne, parametro determinante per l'ottimizzazione dei circuiti elettrici a valle della rete di sensori stessi.
[1] T.H. Brockmann: Theory of Adaptive Fiber Composites, From Piezoelectric Material Behavior to Dynamics of Rotating Structures. Springer, 2009
[2] M. Wiedermann and M. Sinapius: Adaptive, tolerant and efficient composite structures. Springer, 2013