Tesi presso l’Ecole Nationale Supérieure d’Électronique, Informatique, Télécommunications, Mathématique et Mécanique de Bordeaux

Borsa di studio di 580 €/mese

Design and realization of a surf prosthesis

The objective of this R&D work is to design, model, analyze and manufacture a surf prosthesis suitable for Mr Geoffroy Moucheboeuf. More specifically, the proposed solution will be used in the context of the competitions of the handi-surf league. The subject suffered a car incident in 2020 and he is currently having his left leg amputated a few centimeters above the knee.
The prosthesis, topic of this study, should allow the patient to walk on both the road and the sand (to allow the displacement from his car to the seaside) as well as to ensure the practice of surfing.
The position assumed by the patient in water is of the type “goofy”: the amputated limb is in the back, see Fig. 1.
Fig. 1: Surf position assumed by the patient
To ensure this configuration, the prosthesis must allow the activation of the artificial knee and ankle joints. Such a solution is not currently available.
A first study of morphable surf prosthesis was carried out in 2021 as part of two M1 level internships lasting 2 months. The developed concepts of knee and ankle joint mechanisms will be exploited and improved to achieve the manufacture of a first example of a surfing prosthesis.
The work will be divided into several phases:

Drafting of a specification in accordance with the patient’s wishes. Particular attention will be paid to the activation of the joint systems to ensure that the prosthesis can be easily changed from one configuration to another without the use of special tools and within a few
minutes (e.g. from walking to surfing configuration). The mechanisms should also be corrosion resistant and waterproof. The weight should not exceed 1 kg.
Evaluation of the positioning angles of the femur and tibia in the surf position, taking into account the tolerances.
Proposal of two knee and ankle joint solutions satisfying the constraints of the specifications.
Preliminary analysis of the loading conditions of the prosthesis and evaluation of the maximum dimensions and choice of materials to be used. Selection of the solution chosen to proceed to the detailed analysis.
Computer Aided Design (CAD) of the selected solution, simulation of the knee and ankle joint mechanisms in walking and surfing configuration.
Finite element (FE) analysis of the connection components in a commercial code (Ansys/Abaqus) under the loading conditions defined in point 4. Verification of the design with respect to the maximum stresses and strains defined in the specifications.
Drawing of the assembly parts for manufacturing.
Production of a reinforced polymer prototype for static testing and validation.
Fabrication of the prosthesis, static and dynamic ground test followed by a water test
Dossier
CV and MSc grades to be sent to:
Anita.catapano@bordeaux-inp.fr
yann.ledoux@u-bordeaux.fr

Tesi disponibili c/o Baker Hughes Nuovo Pignone

Per queste tesi è previsto un rimborso spese mensile minimo di 500 € (l’importo può variare con la distanza della residenza dalla sede di Firenze e con la tipologia del lavoro)

Ambito Turbine a Vapore

Sistemi di tenuta per applicazioni super-critiche: Sviluppo di metodologie di analisi e definizione concettuale di banco prova per tenute ad alte pressioni e temperature in regime transitorio.
Ottimizzazione di modelli per pale a calettamento variabile: Validazione ed ottimizzazione di modelli analitici, sulla base di dati sperimentali, per il comportamento meccanico di pale a calettamento variabile.
Metodologie di analisi di contenimento per eventi di sovra-velocità catastrofica di turbomacchine: Review e sviluppo di strumenti di analisi per verifiche di contenimento strutturale in caso di proiezione di parti a seguito di eventi di sovra-velocità.
Modello concettuale a parametri concentrati di pale rotoriche: Sviluppo di un modello a parametri concentrati di una pala rotorica per le attività di screening concettuale. Il tema prevede lo sviluppo di un modello parametrico della pala per la verifica dell’integrità meccanica con metodi analitici.
Sviluppo di test di caratterizzazione termo-meccanica di materiali su cicli transitori tipici di turbomacchine: Progettazione concettuale di banco prova per tests oligociclici in simulazione di cicli di stress reali di turbomacchine.

Altri ambiti

System engineering application in high technology new product development (E.Pucci)
Durability assessment of gas turbine high temperature sealing system (E.Pucci)
Pale compressore in additive/lattice per controllo dinamica e stress statici (F.Funghi)
Frictional dampers su pale compressore (F.Funghi)
Metodi per la stima del danno e della vita residua per superleghe base nickel e cobalto: ricerca sullo stato dell’arte e sperimentazione di nuove metodologie (F.Cappuccini)
Brazed joint characterization for enhancing nozzle reparability and reliability (E.Scrinzi)
Diffusion coating impact on the substrate mechanical properties (E.Scrinzi)
Analisi a creep di componenti di turbina gas: studio dell’influenza della missione transitoria e delle condizioni di vincolo sulle deformazioni plastiche residue (S.Pupeschi)
Analisi strutturale e metodologie di previsione di vita per cordoni di saldatura per componenti di turbine a
Studio sui limiti di accettabilità di difetti in giranti di compressori centrifughi per idrogeno

LETOMEC s.r.l. – Azienda Spin-off dell’Università di Pisa

TESI DI LAUREA MAGISTRALE – INGEGNERIA MECCANICA (24 CFU).

Titolo.

Lo shot peening: una possibile barriera ai fenomeni di infragilimento da idrogeno.

Tutor.

Prof. Ing. M. Beghini marco.beghini@unipi.it;

Prof. Ing. L. Bertini leonardo.bertini@unipi.it;

Prof. Ing. R. Valentini renzo.valentini@unipi.it;

Ing. F. Biagini f.biagini@letomec.com.

Descrizione delle attività e obiettivi da raggiungere.

Al fine di conseguire gli obiettivi climatici preposti per il 2030 risulta mandatorio realizzare un processo di “decarbonizzazione” del sistema energetico. In questo contesto, giocano un ruolo fondamentale le energie rinnovabili e lo sviluppo reale, sicuro ed efficiente della filiera dell’idrogeno, che viene ritenuta una possibile fonte di energia vera in grado di non emettere CO₂. Sfortunatamente l’idrogeno è un elemento in grado di infragilire l’acciaio e risulta quindi necessario inibire il suo assorbimento per poter di ridurre il rischio di Hydrogen Embrittlement.

Per raggiungere tale obiettivo si intende quindi investigare il processo di shot peening o pallinatura.

Lo shot peening è un trattamento meccanico superficiale che permette di incrementare le prestazioni degli elementi sollecitati ciclicamente e soggetti, quindi, al danneggiamento per fatica. Questa tecnologia permette al materiale di raggiungere uno stato di tensione di compressione (in questo caso sub-superficiale), riducendo la capacità del materiale ad assorbire idrogeno localmente e di conseguenza riducendo anche la possibilità che il componente possa dar luogo a failure causata da fenomeni di Hydrogen Embrittlement.

Per dimostrare e valutare come il processo di shot peening possa incrementare la resistenza ai fenomeni di infragilimento da idrogeno, il candidato dovrà condurre una serie di test su materiali nelle condizioni pre-pallinatura e post-pallinatura.

Le attività sperimentali verranno condotte nei laboratori di Letomec srl.

Tempi e modalità.

La tesi che si propone è di tipo aziendale (24 crediti formativi) e verrà condotta in collaborazione con SILCO S.r.l. (Torino).

TURBODEN

Ottimizzazione aero-meccanica di una girante ad alta prevalenza: l’attività prevede l’analisi e l’ottimizzazione aeromeccanica di una girante per compressori di vapore operante ad alta velocità periferica (450 m/s) la cui palettatura è stata progettata da Turboden. L’attività di tipo numerico è finalizzata a identificare la migliore configurazione per quanto riguarda la forma del mozzo ( ‘’dressing’’ ) e la configurazione delle palette di prerotazione, sia in termini di numero che di spaziatura.

Eventualmente questa attività può essere ulteriormente sviluppata con prove sperimentali da eseguire secondo tempi e modalità da finalizzare

Identificazione di materiali e tecnologie per compressori utilizzati nell’industria alimentare: l’attività è finalizzata ad individuare l’impatto delle normative che regolano la produzione di alimenti alla progettazione e produzione di compressori di vapore . L’attività prevede una ricerca bibliografico-normativa ed una serie di studi concettuali e tecnologici (es: materiali e rivestimenti) necessari ad identificare una configurazione ottima del compressore.

Progetto concettuale di un compressore ausiliario di tipo rigenerativo: l’attività è finalizzata allo sviluppo di un piccolo compressore rigenerativo semi-ermetico per sistemi ausiliari di pompe di calore. L’attività prevede una ricerca bibliografica relativa alle varie tipologie di compressori rigenerativi e alla realizzazione di un modello sperimentale semplificato con girante in materiale plastico.

Verifica numerica e sperimentale di un compressore rigenerativo per idrocarburi: l’attività prevede la caratterizzazione delle prestazioni di un compressore rigenerativo sperimentale ( ~1- 2 kW) per mezzo di verifiche numeriche (CFD) e sperimentali. L’attività dovrà comprendere il progetto della prova secondo la normativa ASME PTC10 e l’attività di verifica e correlazione dei dati sperimentali.

Disponbile supporto economico per lo svolgimento della Tesi, qualora questa dovesse svolgersi presso la sede TURBODEN a Brescia