Il laboratorio interdipartimentale MetaMAT-Lab nasce nel 2017 dalla sinergia tra i dipartimenti di Meccanica (DMEC), Energia (DENG), Matematica (DMAT), Elettronica Informazione e Bioingegneria (DEIB) e Design con l’intento di combinare le competenze specifiche nello studio dei metamateriali.
Combinando opportunamente composizione chimica e geometria realizzativa, i metamateriali consentono di estendere lo spettro di proprietà fisiche dei materiali tradizionali e di ottenere proprietà elettromagnetiche, acustiche, termiche e meccaniche non esistenti in natura. Sono quindi adatti a tutte quelle applicazioni in cui le proprietà fisiche dei materiali convenzionali costituiscono un vincolo attivo nella fase di progettazione di un componente.
Centralità del MetaMAT-Lab è l’unione trasversale di competenze multidisciplinari finalizzata allo studio e alla comprensione del comportamento fisico e meccanico dei metamateriali, alla ricerca di nuove possibilità applicative e alla realizzazione concettuale di componenti. In questo contesto, il Dipartimento di Meccanica contribuisce attivamente alla caratterizzazione meccanica dei metamateriali, tramite attività sperimentali e numeriche e focalizzandosi sulla resistenza statica (monoassiale e multiassiale), a fatica e alla frattura. Queste attività sono affiancate da analisi di conformità della geometria tramite tomografia computerizzata e analisi ottiche.
Il laboratorio è impegnato sia sul fronte della ricerca accademica, sia sul fronte della ricerca industriale. Recentemente, ha svolto diverse collaborazioni con importanti partner industriali nella realizzazione di componenti aeronautici e aerospaziali con specifiche richieste di proprietà meccaniche, termiche e di permeabilità. Scambiatori di calore a fluido, deoilers, heat pipes e staffe di supporto con funzione di isolamento termico (domanda di brevetto per invenzione industriale nr. 102020000024331) sono alcuni esempi.

Attrezzatura a disposizione del laboratorio:

• macchina di prova Deben per micro-campioni (capacità 5kN)
• macchina di prova Instron E10000 ElectroPuls (capacità 10 kN), per prove statiche e a fatica con camera ambientale (temperatura: - 100 °C/+ 350 °C).
• microscopici ottici per analisi di correlazione di immagini digitali (Digital Image Correlation, DIC) per monitorare lo stato di deformazione dei campioni durante i test
• sistema DIC Aramis GOM, per la misura dinamica di coordinate, spostamenti e deformazioni superficiali tridimensionali
• sistema per il rilievo della conduzione termica su piccoli campioni con un range da 0.0005 m2K/W fino a 0.05 m2K/W, con prova secondo tecnica Heat Flow Meter
• micro-fresatrice per lavorazione prototipi antenne RF e PCB
• workstations.

Servizi offerti:

• realizzazione di campioni mediante diverse tecniche (lavorazioni additive per materiali metallici e polimerici e microfusione)
• misura delle proprietà meccaniche statiche a trazione e compressione
• misura della resistenza a fatica e della resistenza a frattura
• misura delle micro-geometria del campione tramite tomografia e ricostruzione di un modello solido
• misura della conducibilità termica del campione
• misura delle proprietà elettromagnetiche del campione
• simulazioni multi-fisica su geometria ricostruita
• ottimizzazione topologica della micro-geometria per raggiungere target di proprietà meccaniche e termiche.

Personale coinvolto:

Prof. Stefano Beretta, Prof. Stefano Foletti, Marco Pisati, Matteo Gavazzoni, Laura Boniotti