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01/04/2021 Progetto Temart - i risultati del caso studio “Moduli in materiale lapideo”

Pubblichiamo una breve sintesi dei casi studio affrontati dal progetto TEMART- Tecnologie e materiali per la manifattura artistica, i Beni Culturali, l’arredo, il decoro architettonico e urbano ed il design del futuro, progetto finanziato dalla Regione Veneto all’interno del Bando Por Fesr 2014-2020 per il sostegno a progetti di Ricerca e Sviluppo sviluppati da Distretti Industriali e dalle Reti Innovative Regionali- asse 1 “ricerca, sviluppo tecnologico e innovazione”- AZIONE 1.1.4 “Sostegno alle attività collaborative di R&S per lo sviluppo di nuove tecnologie sostenibili, di nuovi prodotti e servizi” (Delibera di Giunta regionale n. 1139 del 19 luglio 2017).

 

Titolo del sottoprogetto: Moduli materiale lapideo

Partner referente: Ecor International (https://www.ecor-international.com)

Altri partner :STUDIO4 (https://www.studio4lab.com/it/company-it/)

 

Obiettivo del sottoprogetto:

E’ stato ricercato l’incremento tecnologico dei prodotti in marmo attraverso:

  • lo sviluppo di sistemi modulari realizzati da materiale lapideo alleggerito integrati da sistemi di riscaldamento elettrico a pavimento
  • la selezione di trattamenti di consolidamento dello strato superficiale del marmo attraverso il miglioramento dello stato di coesione dei grani della matrice

 

Attività realizzate:

  • Sono state sviluppate delle piattaforme modulari in pietra naturale da applicare come pavimenti per superfici ad uso residenziale o commerciale, le quali in comunicazione tra loro, tramite cablaggi dedicati, creano calore in superficie, con la possibilità di configurare la temperatura secondo specifica esigenza; è stato sviluppato nell’ambiente ANSYS 2020 R2 transient thermal module uno strumento per la simulazione termica, finalizzato a fornire supporto nel design dei sistemi modulari e ne è stata verificata la qualità della risposta comparando i dati sperimentali acquisiti sui sistemi modulari prototipo con i dati forniti dalla simulazione.
  • Trattamenti di consolidamento superficiale sono stati selezionati nella classe dei consolidanti inorganici per la loro maggiore resistenza, la compatibilità con la matrice lapidea, la migliore penetrabilità, il minore impatto ambientale; sono stati applicati su diverse tipologie di marmo l’efficacia della penetrazione nella matrice lapidea – indispensabile per la qualità del consolidamento – è stata valutata attraverso l’analisi microscopica SEM - EDS

 

Risultati raggiunti:

  • Per lo sviluppo di sistemi di riscaldamento elettrico a pavimento, sono stati individuati vari materiali di nuova concezione, quali stuoie in fibra di vetro, tessuto in fibra di carbonio, pannelli alleggeriti in alluminio di bassissimo spessore, pannelli di schiume metalliche o plastiche e pannelli sottili di policarbonato. L’utilizzo di una rete in fibra di vetro, abbinata a particolari resine bi-componente, ha permesso di ottenere una maggiore resistenza agli urti ed una maggiore rigidità strutturale nei sistemi modulari realizzati. Sono stati realizzati due sistemi modulari prototipo, utilizzando come pietra naturale l'Emperador Dark:
  • Sistema modulare 1 (in ordine di stratificazione): Marmo (sp. 20mm)/Biadesivo (sp. 135μ)/Pellicola Scaldante (sp. 0,338mm)/Biadesivo (sp. 135μ)/Isolante, (sp. 2mm)/Resina
  • Sistema modulare 2 (in ordine di stratificazione): Marmo (sp. 5mm)/Alluminio (sp. 4mm)/Biadesivo (sp. 135μ)/Pellicola Scaldante (sp. 0,338mm)/Biadesivo (sp. 135μ)/Isolante (sp. 2mm);
  • I due sistemi modulari sono stati quindi analizzati attraverso lo strumento di simulazione termica sviluppato nella piattaforma ANSYS 2020 R2, transient thermal module, comparando i risultati della simulazione con i dati sperimentali acquisiti: in entrambi i casi, il sistema di isolamento è risultato efficace; nel sistema modulare 2, dove è presente il foglio di alluminio, la simulazione visualizza una distribuzione di temperatura uniforme, a differenza del sistema modulare 1, in accordo con quanto osservato sperimentalmente.
  • E’ stata riscontrata una diversa prestazione delle due tipologie di consolidanti applicati in tutte le cinque tipologie di marmo: facilità di penetrazione del prodotto nella matrice lapidea nel caso del consolidante a base di nanocalce, mentre nel caso di consolidante a base di silicato di etile accanto alla minore penetrazione del prodotto è stata riscontrata la formazione di una pellicola superficiale, effetti confermati dall’analisi SEM-EDS dei campioni post trattamento.

 

Ulteriori prospettive di sviluppo

  • I sistemi sviluppati consentono la modellazione del calore, a seconda dello spazio, maggiore o minore copertura di calore, a seconda dell'area geografica, la quale impone un maggiore o un minore uso di calore, a seconda della flessibilità di utilizzo. L'intero sistema può essere controllato da remoto grazie ad un'applicazione che permette ad esempio l’accensione, lo spegnimento, la regolazione della temperatura ed è possibile offrire un portale di studio dedicato ad ogni singolo caso o utente.
  • La selezione del trattamento di consolidamento più efficace per i materiali lapidei utilizzati nei sistemi modulari rappresenta un positivo esempio delle potenzialità di sviluppo realizzabili sfruttando in maniera innovativa materiali e tecnologie consolidate in altri contesti, essendo i materiali stati selezionati nell’ambito del restauro dei beni architettonici secondo criteri scientifici e tecniche di caratterizzazione usualmente adottati nell’ambito della scienza dei materiali.

 

Allegato 1 - Sistema modulare

Allegati 2 e 3 - Test di misurazione dell’uniformità della temperatura raggiunta per i due prototipi di sistema modulare



Allegati:
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