CdSMATERIALS AND NANOTECHNOLOGY
Codice1000I
CFU9
PeriodoSecondo semestre
LinguaInglese
Al termine del corso gli studenti avranno le seguenti conoscenze:
Comprendere l'equazione matematica dietro le tipiche operazioni di lavorazione dei polimeri.
Capacità di progettare soluzioni nel campo della lavorazione dei polimeri e di ottimizzare i processi.
Studiare la morfologia/proprietà di correlazione per i composti polimerici, in particolare per capire come la lavorazione può influenzare le proprietà finali di un sistema polimerico.
After the completion of the course the students will have the following knowledges:
- Understand the mathematical equation behind the typical polymer processing operations.
- Capability to design solutions in the field of polymer processing and to optimize the processes.
- Study the correlation morphology/properties for polymeric compounds, in particular to understand how the processing can influence the final properties of a polymeric system.
La conoscenza sarà valutata tramite:
Esperienze di laboratorio in corso
Progetto finale
Esame orale finale
Knowledge will be assessed via:
- ongoing lab experiences
- Final Project
- Final Oral Exam
Al termine della materia, gli studenti saranno in grado di:
Dimostrare una buona comprensione della reologia in relazione al comportamento pseudoplastico.
Dimostrare la capacità di comprendere completamente le operazioni di lavorazione come l'estrusione a doppia vite, lo stampaggio a iniezione, la stampa 3D, la termoformatura.
Possibilità di utilizzare un software di simulazione per ottimizzare il parametro di processo per l'estrusione a doppia vite.
Upon completion of the subject, students will be able to:
- Demonstrate a good understanding of rheology in relation to pseudoplastic behavior.
- Demonstrate the ability to completely understand the processing operations like twin-screw extrusion, injection molding, 3D printing, thermoforming.
- Ability to use a simulation software to optimize process parameter for the twin-screw extrusion.
Le competenze saranno valutate tramite:
Esperienze di laboratorio in corso
Progetto finale
Esame orale finale
Skills will be assessed via:
- ongoing lab experiences
- Final Project
- Final Oral Exam
Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di:
Progettare una configurazione a vite in relazione al composto/composito da estrure
Progettare uno stampo per il processo di stampaggio a iniezione evitando i difetti.
Valutare le equazioni di equilibrio dei fenomeni di trasporto e le semplificazioni del modello nel campo della lavorazione dei polimeri.
Valutare le caratteristiche chimiche, reologiche e fisiche dei poliemr in relazione alle operazioni di lavorazione.
Upon completion of the course, students will be able to:
- Design a screw configuration in relation to the compound/composite to extrude
- Design a mold for injection molding process avoiding defects.
- Evaluate the Transport Phenomena Balance Equations & Model Simplifications in the field of polymer processing.
- Evaluate the chemical, rheological and physical features of the polyemrs in relation to the processing operations.
I comportamenti saranno valutati tramite:
Esperienze di laboratorio in corso
Progetto finale
Esame orale finale
Behaviors will be assessed via:
- ongoing lab experiences
- Final Project
- Final Oral Exam
Conoscenze di base di matematica, fisica, chimica e reologia
Basic knowledge of mathematics, physics, chemistry and rheology
Introduzione e presentazione del corso: Backgorund storico, proprietà generali, struttura macromolecolare e peso molecolare.
Generalità e background sui polimeri: disposizione delle molecole polimeriche; copolimero e miscele.
Panoramica sulle caratteristiche dei polimeri: viscoelasticità, cristallinità e comportamento meccanico.
Additivi polimerici.
Melt Rheology: cos'è la reologia? Legge di Newton; Tipi di fluidi.
Modelli empiricali per la viscosità.
Panoramica e descrizione dei principali processi polimerici: Estrusione (vite singola e doppia vite).
Flusso isotermico in canali con sezione circolare o rettangolare.
Panoramica sulla miscelazione distributiva e dispersiva - Dispositivi di miscelazione.
Panoramica: soffiaggio; Termoformatura; Calendering; Stampaggio a compressione; schiumatura; Panoramica della rotazione: Manifattura additiva; filatura delle fibre.
Fenomeni di trasporto nella lavorazione dei polimeri: analisi dimensionale e ridimensionamento.
Fenomeni di trasporto: equazioni di equilibrio e semplificazione del modello.
Fenomeni di trasporto: modelli semplici nella lavorazione dei polimeri.
Fenomeni di trasporto: meccanica dei solidi particolato.
Modellazione dello stampaggio a iniezione - Flussi isotermici e non isotermici.
Estrusione a doppia vite: applicazioni di miscele polimerica e compositi; più approfondimento delle caratteristiche di estrusione a doppia vite ed esempi di risultati di modellazione.
Lab Experience I - Melt Flow tester.
Lab Experience II - Reometro a sezione rettangolare Minilab.
Lab Experience III - Minilab come microcompounder e stampaggio a compressione.
Lab Experience IV - estrusione a doppia vite.
Lab Experience V - stampaggio a iniezione.
Ludovic Software Simulation - Un'introduzione generale, progettazione della vite e parametri geometrici.
Simulazione del software Ludovic: ricette di prodotti e analisi di Simulation Resylt.
Simulazione software Ludovic - Analisi DOE.
Ludovic Software: Casi di studio ed esercizi per gli studenti.
- Introduction and presentation of the course: Historical Backgorund, general properties, macromolecular structure & molecular weight.
- Generalities and background on polymers: Arrangement of Polymer Molecules; Copolymer and Blends.
- Overview on polymers features: viscoelasticity, cristallinity and mechanical behaviour.
- Polymer additives.
- Melt Rheology: What is reology? Newton's law; Types of fluids.
- Empyrical models for viscosity.
- Overview and description of the main polymer processes: Extrusion (single screw and twin-screw).
- Isothermal flow in channels with circular or rectangular section.
- Overview on Distributive and Dispersive Mixing - Mixing Devices.
- Overview: Blow Molding; Thermoforming; Calendering; Compression Molding; foaming; Rotational Overview: Additive Manifacturing; fiber spinning.
- Transport Phenomena in Polymer Processing: Dimensional Analysis and Scaling.
- Transport Phenomena: Balance Equations & Model Simplification.
- Transport phenomena: Simple Models in Polymer Processing.
- Transport Phenomena: Mechanics of Particulate Solids.
- Modeling of Injection molding - Isothermal and non-isothermal flows.
- Twin-screw extrusion: applications of polymer blends and composites; more in-depth of twin screw extrusion features and modeling result examples.
- Lab Experience I - Melt Flow tester.
- Lab Experience II - Minilab rectangular section rheometer.
- Lab Experience III - Minilab as Microcompounder and Compression Molding.
- Lab Experience IV - twin-screw extrusion.
- Lab Experience V - Injection molding.
- Ludovic Software Simulation - A general Introduction, Screw design and Geometry Parameters.
- Ludovic Software Simulation: Product recipes and Simulation Resylt analysis.
- Ludovic Software Simulation - DOE Analysis.
- Ludovic Software: Cases studies and exercises for students.
- Osswald, Tim A. Understanding polymer processing: processes and governing equations. Carl Hanser Verlag GmbH Co KG, 2017.
- Tadmor, Zehev, and Costas G. Gogos. Principles of polymer processing. John Wiley & Sons, 2006.
- Course Slides
- Osswald, Tim A. Understanding polymer processing: processes and governing equations. Carl Hanser Verlag GmbH Co KG, 2017.
- Tadmor, Zehev, and Costas G. Gogos. Principles of polymer processing. John Wiley & Sons, 2006.
- Course Slides
Progetto finale + esame orale
- Final Project + Oral Exam
L'obiettivo fondamentale del corso è quello di collegare le caratteristiche dei materiali polimerici con le tecnologie di lavorazione primarie e secondarie al fine di ottenere le proprietà finali desiderate attraverso l'elaborazione e l'ottimizzazione dei parametri di processo.
The fundamental objective of the course is to connect the features of polymeric materials with primary and secondary processing technologies in order to achieve the desired final properties through processing and optimisation of process parameters.