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MATERIAL INNOVATION FOR SUSTAINABLE TRANSPORT THE CONTRIBUTION OF ENEA Marco Vittori Antisari ENEA – Technical Unit “Material Technology” Centro Ricerche della Casaccia Rome ADVANCED MATERIALS INTERNATIONAL FORUM Bari, September 18th -19th, 2014

AMIF2014 – [Plenaria] Marco Vittori Antisari, Innovazione dei materiali per il trasporto sostenibile - Il contributo dell'ENEA

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Advanced Materials International Forum, Bari 18-19 settembre, conferenza internazionale dedicata ai materiali avanzati e alle loro possibili applicazioni nei settori industriali, con un focus particolare sui trasporti (aerospazio, automotive, navale e cantieristico).

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MATERIAL INNOVATION FOR SUSTAINABLE TRANSPORT

THE CONTRIBUTION OF ENEA

Marco Vittori AntisariENEA – Technical Unit “Material Technology”Centro Ricerche della Casaccia Rome

ADVANCED MATERIALS INTERNATIONAL FORUM

Bari, September 18th -19th, 2014

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• ENEA is the “Italian National Agency for New Technologies,

Energy and sustainable economic development”

• The ENEA mission is research, innovation and technological

support in the field of energy and sustainable economic

development, with a particular emphasis to technology

transfer.

• ENEA employs about 3000 people based in 11 Research

Centres through Italy and it is operating under the

supervision of the Ministry for Economic Development.

More than 200 researchers and technicians are involved in

Material Technology.

• The ENEA activities include Research, Demonstration and

Prototypal Development.

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Research Centres of ENEA

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Mission mainly focused on energy technology

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Technology for transport represents an important issue for the Agency

and in particular for the material technology activity.

The ENEA Agency is participating to several association where the

main industrial leaders in transportation technology are represented:

• National Cluster on ground transportation

• Apulian Aerospace Technological District

• Campania Aerospace technological District

• IMAST Technological District

• TEXTRA Private-public Laboratory

And it has been a promoter of the following public-private consortia

involved in transportation technology:

• CETMA Consortium

• TRAIN Consortium

• CALEF Consortium

• PROCOMP Consortium

Technology for transport

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The ENEA approach

The ENEA approach in material development is strongly

oriented to industrial technology development and points

to cover, even if not exhaustively, the whole value chain

including:

• material design,

• processing technology

• atomic level, thermodynamic and macroscopic

numerical simulation

• structural and microstructural characterization

• qualification of materials and devices

• material recovery and recycling

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MASTER 4m x 4m

CHILD 2m x 2m

MASTER CHILD

Dimensioni 4m x 4m 2m x 2m

Gradi di Libertà 6 6

Frequenza 0-50 Hz 0-100 Hz

Accelerazione 3g Peak 5g Peak

Velocità 0.5 m/s

(0-Peak)

1 m/s

(0-Peak)

Spostamento 0.25 m

(0-Peak)

0.30 m

(0-Peak)

Peso Campione

Overturning

10 ton (3g peak)

300 KN x m

1 ton (5g peak)

50 KN x m

Potenza Installata

Portata

Pressione

950 KW

670 l/min

210 Mpa

Large facilities for low frequency (0-100Hz) Vibration qualification tests

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SISTEMA 1 SISTEMA 2Dimensioni della tavola 61.0 cm 30.4 cm

Spinta massima 14.5 ton 2.7 ton

Prestazioni del sistema- Accelerazione

- Velocità

- Spostamento

125 g ( 0-peak)

2 m/s ( 0-peak)

2.54 cm (peak-peak)

100 g ( 0-peak)

1.2 m/s ( 0-peak)

2.54 cm (peak-peak)

Intervallo di frequenza 0 - 2000 Hz 0 - 2000 Hz

Dimensioni della tavola

di scorrimento orizzontale150 cm x 150 cm 60 cm x 60 cm

Large facilities for High Frequency (0-2KHz) Vibration qualification tests

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Caratterizzazione meccanica di componenti in condizioni simulanti l’esercizio od incidentali

Servizi per l’industria: qualificazione meccanica di componenti in composito

Qualificazione, mirata all’industrializzazione del prodotto, di componenti e prototipi,

mediante test strumentati eseguiti, su componenti custom made, in modalità quasi

statica e/o dinamica.

Side Intrusion Test secondo standard FIA(qualifica di pannello in composito per Formula 1)

Studio di componente custom made(sospensione per Formula 1)

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CALLIOPE γ irradiation plantCALLIOPE γ irradiation plant is a pool type facility with

radio isotopic source of 60 Co (γ energy ≅1,25 MeV).

Maximum nominal activity is 3,7 1015 Bq .

The irradiation cell can host full scal devices

Irradiation Cell

60Co source evidenced by the

Cherenkov effect

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TEDAT - CENTRO DI ECCELLENZA PER LE

TECNOLOGIE E LA DIAGNOSTICA AVANZATA NEL

SETTORE DEI TRASPORTI

PON R&C 2007-2013

Asse I: “Sostegno ai mutamenti strutturali”

Obiettivo Operativo 4.1.1.4 “Potenziamento delle strutture e delle dotazioni scientifiche e tecnologiche”

I azione: “Rafforzamento strutturale”

D.D. n. 254/Ric. del 18 maggio 2011

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The TEDAT project aims to integrate the ENEA facilities for material

synthesis and characterization already present in the Brindisi Centre with

high level experimental facilities in the following fields:

� 3D diagnostics

� Non Destructive Testing

� Repair and reconstruction technologies

� Efficient use of critical materials like catalysts and electrodes

� Energy efficient lightning and sensors ( Lab based in Portici (Na))

� ICT for instrumantation management and long distance sharing,

modelling and simulation.

TEDAT - Structure

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3D imaging

He ion scanning microscope

High resolution X-Ray tomography

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Material synthesis

High deposition rate sputtering

device for shape recovery

Polymer matrix composites,

synthesis and characterization

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In the case of transportation the main strategic lines of the ENEA

include:

• Green propulsion:

• Batteries and energy storage devices

• Hydrogen and fuel cells

• Bio diesel

• Structural lightening:

• Ceramic and metallic low density cellular materials

• Ceramic matrix composites by:

• Chemical vapour Infiltration

• Polymer Impregnation pyrolysis

• Polymer matrix composites:

• Design for advanced applications

• New reinforcing fibres

• End of life management, recovery and recycling

Main development directions

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Context

Approximately 650 000 refrigerated road

vehicles are currently in use in the EU, with the

global refrigerated transportation market

predicted to top EUR 5 billion by 2015. In order

to meet demand, many refrigerated vehicles

will have to be replaced or upgraded.

Furthermore, in a globally competitive market,

operational efficiencies must be made.

• Food

• Beverages

• Medicals

• …

www.hp-acs-project.eu

HP-ACS project: a new technology designed to achieve efficiencies in cold

transport as a cost-competitive alternative to standard air-conditioning

COLD is produced from waste

heat by absorption/desorption

hydrogen reaction:

2Me + H2 = 2MeH +Q

for each van

OBJECTIVE:

TO SAVE

800 fuel litre/year

1.200-10.800€/year

for each van

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UTTEI VEBIM AC /2012 17

Al metal foams: real scale components realized with

home made precursors

Extruded 20 X30 X 400 mm

PSR2

Digital X-Ray

radiography

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UTTMAT 18ITALY 2020 Progetto Trasporto su gomma

Thermo-structural fibre reinforced ceramics

PIP (POLYMER IMPREGNATION PYROLYSIS)

Robust and reliable production

route for low cost, thermo-

structural, fibre reinforced

ceramics (CMC)

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UTTMAT 19ITALY 2020 Progetto Trasporto su gomma

Fibre reinforced ceramic composites

POLYMER IMPREGNATION PYROLYSIS

CHEMICAL VAPOUR INFILTRATION

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� New wear resistant ceramic

materials for the fibre synthesis

� Structural biopolymers reinforced

with basalt fibres.

Basalt fibres reinforced polymeric materials

The project aims to promote environmental friendly materials,

like basalt fibres, in high volume productions.

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Waste CFRP and End of life component

Product from process

Semifinished product

Recovery Carbon Fibers from CFRP waste and exploitation of

recovered fibers

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Recovery Carbon Fibers from CFRP waste and exploitation of

recovered fibers

Based on ENEA know how and ENEA patents a new Industrial

plant for the recovery of carbon fibers is being setup

The plant can process 1400 t / year to recover 800 t / year of carbon

fibers.

Investment: 6 M €.

Localization : Martignano (LE) – Apulia Region.

Industry: KarborekRCF srl

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