> FocusUnimore > numero 53 – dicembre 2024
Research, innovation and technology: Unimore’s MeltIngLab at the heart of the development of electric cars and mobility systems of the future
The MeltIngLab, a laboratory at the “Enzo Ferrari” Department of Engineering at Unimore, focuses on research and development in the fields of electric machines, drives, and power electronics. Led by Professor Giovanni Franceschini, with the active participation of other experts, the lab aims to develop innovative solutions for electric mobility, industrial systems, and energy efficiency. Key research areas include the design of electric machines through advanced simulations, modelling and simulation of terrestrial vehicles, and the development of power electronic converters. Additionally, MeltIngLab explores emerging technologies for next-generation electric vehicles and motors, such as the use of aluminium hairpin windings and additive manufacturing, and studies digital twins to optimise the lifecycle of electrical systems. The lab participates in European projects, such as SCAPE and DORNA, and collaborates with industries like ALPEGO Spa to develop applied solutions, including the award-winning Alysium electric rotary harrow, recognised at EIMA International 2024. MeltIngLab also promotes educational activities, such as summer schools and workshops, and has a network of collaborations with universities and research centres to tackle complex technological challenges.
Il MeltIngLab è un laboratorio del Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari” dell’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia che si occupa di ricerca e sviluppo nel campo delle macchine elettriche, degli azionamenti e dell’elettronica di potenza. L’obiettivo è risolvere problemi concreti e sviluppare tecnologie utili per la mobilità elettrica, i sistemi industriali e il miglioramento dell’efficienza energetica.
Il MeltIngLab è diretto dal Prof. Giovanni Franceschini. Tra i membri del team figurano il Prof. Davide Barater, e il Prof. Stefano Nuzzo, che collaborano attivamente alle attività di ricerca e sviluppo del laboratorio.
Le attività del MeltIngLab si sviluppano in diverse direzioni, tutte orientate alla ricerca e allo sviluppo di soluzioni tecnologiche avanzate. Un primo ambito riguarda la progettazione di macchine elettriche, che viene affrontata attraverso l’uso di strumenti di simulazione elettromagnetica agli elementi finiti, come JMAG Designer e Altair Flux, supportati da software di fluidodinamica computazionale, come ParticleWorks e Ansys Fluent. Parallelamente, il laboratorio si dedica alla modellazione e simulazione di veicoli terrestri e fuoristrada, con l’obiettivo di analizzare le strategie di gestione dell’energia e di ottimizzare sia le prestazioni che l’efficienza nei consumi.
Un altro campo di ricerca centrale è rappresentato dalla progettazione di convertitori elettronici di potenza, tra cui convertitori DC-DC e inverter, fondamentali per la gestione energetica in molte applicazioni. Inoltre, il laboratorio indaga tecnologie emergenti per i veicoli elettrici di nuova generazione. Tra queste, l’uso di avvolgimenti hairpin in alluminio per migliorare le prestazioni, l’impiego della manifattura additiva per alleggerire i componenti dei motori e lo sviluppo di sistemi di trasmissione elettrificati per veicoli pesanti.
Infine, il MeltIngLab è attivo nello studio di gemelli digitali applicati a sistemi elettrici, come motori e batterie, un approccio che consente di migliorare il monitoraggio, la simulazione e l’ottimizzazione dei sistemi durante l’intero ciclo di vita. Attività che permettono di affrontare le sfide tecnologiche con un approccio integrato e innovativo che sia in grado di offrire soluzioni applicabili a contesti reali.
Il MeltIngLab partecipa attivamente a numerosi progetti finanziati a livello europeo, che rappresentano un’importante occasione di collaborazione con altre università, centri di ricerca e aziende. Tra questi, il progetto SCAPE (Switching-Cell-Array-based Power Electronics conversion for future electric vehicles), focalizzato sull’innovazione nei sistemi di conversione elettronica di potenza per i veicoli elettrici del futuro. Un altro progetto rilevante è DORNA (Development of high reliability motor drives for next generation propulsion applications), che punta allo sviluppo di azionamenti per motori caratterizzati da un’elevata affidabilità, destinati alle applicazioni di propulsione di nuova generazione.
Il laboratorio collabora regolarmente con aziende e industrie, realizzando progetti su misura per specifiche esigenze. A questo proposito, in collaborazione con ALPEGO Spa, ha sviluppato Alysium, un erpice rotante elettrico che ha conquistato il Premio Novità Tecnica 2024 all’EIMA International. Sotto la supervisione del Prof. Stefano Nuzzo, il laboratorio ha curato l’elettrificazione del sistema e ha definito i componenti chiave, che sono stati integrati in una configurazione avanzata. Le prestazioni di Alysium sono superiori del 33% rispetto ai modelli tradizionali, oltre ad aver sviluppato una significativa riduzione della rumorosità e la compatibilità con le tecnologie di agricoltura di precisione: senza dubbio una delle soluzioni più interessanti del settore.
Il MeltIngLab è anche attivo nella formazione. Organizza scuole estive e workshop rivolti a dottorandi e ricercatori durante i quali si affrontano temi come l’utilizzo di software per la progettazione elettromagnetica o la realizzazione di componenti innovativi.
La collaborazione con altre università e centri di ricerca, sia italiani che stranieri, arricchisce le attività svolte. Questi rapporti permettono di ampliare le competenze interne e di partecipare a progetti che richiedono un approccio interdisciplinare. Il laboratorio, infatti, si avvale di esperti in diversi ambiti dell’ingegneria, ciò serve a garantire un approccio il più possibile completo alle sfide tecnologiche emergenti.