Calcolo del momento plastico in una sezione a doppio T asimmetrica

Introduzione

Definizione del momento plastico

Il momento plastico è un concetto fondamentale nell’ingegneria strutturale, che rappresenta la capacità di una sezione di una trave di resistere a momenti flettenti senza subire deformazioni plastiche irreversibili. In particolare, per una sezione a doppio T asimmetrica, il calcolo del momento plastico riveste un’importanza cruciale nella progettazione di strutture in acciaio.

La definizione del momento plastico è legata alla curva di comportamento tensione-deformazione del materiale costituente la trave. In generale, il momento plastico è raggiunto quando la sezione inizia a deformarsi plasticamente, ossia quando la tensione in una fibra della sezione raggiunge il valore della tensione di snervamento del materiale.

Per comprendere meglio questo concetto, è possibile fare riferimento alla normativa tecnica vigente, come ad esempio le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) in Italia, che forniscono indicazioni per il calcolo del momento plastico.

Ulteriori informazioni possono essere trovate su siti web come Steelnet, che offre risorse e strumenti per la progettazione di strutture in acciaio.

Materiale	Tensione di snervamento (MPa)	Tensione di rottura (MPa)
Acciaio	250-500	400-700
Acciaio inox	200-400	500-800

Importanza del momento plastico nella progettazione strutturale

Il momento plastico riveste un ruolo fondamentale nella progettazione di strutture in acciaio, poiché consente di valutare la capacità di una sezione di resistere a carichi esterni senza subire deformazioni irreversibili.

Una corretta valutazione del momento plastico consente di ottimizzare la progettazione delle strutture, riducendo i costi e garantendo la sicurezza.

È possibile approfondire questo argomento consultando siti web come Ingegneria.it, che offre articoli e risorse sulla progettazione strutturale.

La valutazione del momento plastico è particolarmente importante nelle strutture sottoposte a carichi dinamici o ciclici, come ad esempio le strutture antisismiche.

Calcolo del momento plastico

Metodi di calcolo

Esistono diversi metodi per calcolare il momento plastico di una sezione a doppio T asimmetrica, tra cui il metodo della fibra e il metodo della sezione.

Il metodo della fibra consiste nell’integrare la tensione lungo la sezione, considerando la distribuzione delle fibre nella sezione.

Il metodo della sezione, invece, si basa sulla valutazione della risultante delle forze interne nella sezione.

È possibile trovare ulteriori informazioni su questi metodi su siti web come Strutture.info.

Metodo	Descrizione	Vantaggi
Metodo della fibra	Integrazione della tensione lungo la sezione	Precisione, facilità di implementazione
Metodo della sezione	Valutazione della risultante delle forze interne	Velocità di calcolo, semplicità

Esempio di calcolo

Consideriamo una sezione a doppio T asimmetrica con una larghezza dell’ala di 200 mm, uno spessore dell’ala di 10 mm e un’altezza del profilo di 300 mm.

Utilizzando il metodo della fibra, è possibile calcolare il momento plastico come segue:

Mp = ∫(σ * y * dA)

dove σ è la tensione, y è la distanza dall’asse neutro e dA è l’elemento di area.

È possibile trovare ulteriori informazioni su questo esempio su siti web come Università degli Studi.

Conclusioni

Riepilogo

In questo articolo, abbiamo trattato il calcolo del momento plastico in una sezione a doppio T asimmetrica, discutendo l’importanza di questo concetto nella progettazione strutturale.

È stato presentato un esempio di calcolo utilizzando il metodo della fibra.

Ulteriori informazioni possono essere trovate su siti web come Structural Engineering.

La valutazione del momento plastico è fondamentale per garantire la sicurezza e l’efficienza delle strutture in acciaio.

Domande e risposte

Domande

• Che cos’è il momento plastico?
• Perché è importante valutare il momento plastico nella progettazione strutturale?
• Quali sono i metodi di calcolo del momento plastico?
• Come si calcola il momento plastico utilizzando il metodo della fibra?
• Che cos’è la tensione di snervamento?

Risposte

• Il momento plastico è la capacità di una sezione di resistere a momenti flettenti senza subire deformazioni plastiche irreversibili.
• È importante valutare il momento plastico per garantire la sicurezza e l’efficienza delle strutture in acciaio.
• I metodi di calcolo del momento plastico sono il metodo della fibra e il metodo della sezione.
• Il momento plastico si calcola integrando la tensione lungo la sezione, considerando la distribuzione delle fibre nella sezione.
• La tensione di snervamento è il valore della tensione al quale la sezione inizia a deformarsi plasticamente.

Curiosità

Storia del momento plastico

Il concetto di momento plastico è stato sviluppato nel corso del XX secolo, con la crescente utilizzo dell’acciaio nelle strutture.

Ulteriori informazioni possono essere trovate su siti web come History of Engineering.

Aziende e scuole

Aziende produttrici

• ArcelorMittal
• Nippon Steel

Scuole e università

• Politecnico di Milano
• Università di Roma “La Sapienza”

Opinione

Importanza della sostenibilità

La progettazione strutturale deve tenere conto della sostenibilità e dell’impatto ambientale.

È fondamentale utilizzare materiali riciclati e ridurre gli sprechi.

Ulteriori informazioni possono essere trovate su siti web come Sostenibilità.

Conclusione

In conclusione, il calcolo del momento plastico in una sezione a doppio T asimmetrica è un concetto fondamentale nella progettazione strutturale.

È importante valutare il momento plastico per garantire la sicurezza e l’efficienza delle strutture in acciaio.

La sostenibilità e l’impatto ambientale devono essere considerati nella progettazione strutturale.

Aggiornamento del 19-07-2025

Metodi Pratici di Applicazione

Nella progettazione strutturale, il calcolo del momento plastico riveste un ruolo cruciale per garantire la sicurezza e l’efficienza delle strutture in acciaio. Di seguito sono riportati alcuni esempi pratici di applicazione dei concetti trattati:

Esempio 1: Progettazione di una Trave in Acciaio

Consideriamo una trave in acciaio con una sezione a doppio T asimmetrica, sottoposta a un carico flettente. Utilizzando il metodo della fibra, è possibile calcolare il momento plastico come segue:

1. Definizione dei Parametri: Larghezza dell’ala: 250 mm Spessore dell’ala: 12 mm Altezza del profilo: 350 mm Materiale: Acciaio con tensione di snervamento di 300 MPa
2. Calcolo del Momento Plastico: Utilizzare la formula: ( M_p = int (sigma cdot y cdot dA) ) Integrare la tensione lungo la sezione, considerando la distribuzione delle fibre.
3. Verifica della Sicurezza: Confrontare il momento plastico calcolato con il momento flettente massimo previsto. Assicurarsi che la sezione possa resistere al carico senza subire deformazioni plastiche irreversibili.

Esempio 2: Analisi di una Struttura Antisismica

Nelle strutture antisismiche, la valutazione del momento plastico è fondamentale per garantire la capacità di resistere a carichi dinamici.

1. Simulazione del Carico Sismico: Utilizzare modelli di analisi dinamica per simulare l’effetto di un terremoto sulla struttura. Valutare le sollecitazioni massime sulla sezione a doppio T asimmetrica.
2. Ottimizzazione della Progettazione: Utilizzare i risultati dell’analisi per ottimizzare la progettazione della sezione. Modificare i parametri geometrici e il materiale per migliorare la capacità di resistere ai carichi sismici.

Esempio 3: Utilizzo di Materiali Innovativi

L’utilizzo di materiali innovativi, come gli acciai ad alta resistenza, può migliorare la prestazione delle strutture.

1. Selezione del Materiale: Valutare le proprietà meccaniche di materiali innovativi. Considerare la tensione di snervamento e la tensione di rottura.
2. Ricalcolo del Momento Plastico: Utilizzare le proprietà del nuovo materiale per ricalcolare il momento plastico. Verificare se la sezione può resistere a carichi maggiori con il nuovo materiale.

Esempio 4: Applicazione in Campo Aerospaziale

Nel settore aerospaziale, le strutture devono essere progettate per resistere a carichi estremi.

1. Progettazione di Componenti Strutturali: Utilizzare il calcolo del momento plastico per progettare componenti strutturali di veicoli spaziali o aerei. Considerare le condizioni di carico estreme e le variazioni di temperatura.
2. Test di Validazione:* Eseguire test di laboratorio per validare la progettazione

La blockchain, una tecnologia che consente la creazione di registri digitali condivisi e immutabili, sta guadagnando sempre più terreno nelle aziende italiane. Secondo l’Osservatorio Polimi, negli ultimi anni c’è stato un aumento del 58% dei progetti che utilizzano blockchain per ottimizzare i processi aziendali, sfruttando l’utilizzo di token e smart contract.

Questa tecnologia offre numerosi vantaggi alle imprese, tra cui maggiore trasparenza, sicurezza e tracciabilità delle transazioni. Tuttavia, nonostante la crescita evidente, in Italia prevale ancora una certa cautela nell’adozione della blockchain. Le aziende sono spesso preoccupate per la complessità tecnica e normativa legata all’implementazione di questa tecnologia.

Alcuni settori in cui la blockchain sta trovando maggiore applicazione in Italia sono quello bancario, assicurativo, agroalimentare e della logistica. Le banche, ad esempio, stanno sfruttando la blockchain per semplificare i processi di pagamento e ridurre i costi delle transazioni internazionali.

Nonostante le sfide e le incertezze, l’interesse per la blockchain è in costante crescita e sempre più aziende italiane stanno esplorando le potenzialità di questa tecnologia per migliorare l’efficienza e la sicurezza dei propri processi aziendali.

1. Perché usare attivatori nelle fusioni di alluminio?

Gli attivatori per l’alluminio servono a:

• Migliorare la microstruttura della lega
• Controllare la dimensione e la forma dei cristalli
• Ridurre la formazione di difetti (porosità, inclusioni, grani grossi)
• Aumentare la resistenza meccanica e la duttilità

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2. Attivatori tradizionali e inoculi comuni per l’alluminio

A. Inoculo di stronzio (Sr)

• Viene aggiunto in piccolissime quantità (ppm) per modificare la struttura eutettica
• Migliora la duttilità e la resistenza alla frattura

B. Inoculo di titanio-boro (TiB2)

• Usato per raffinamento del grano cristallino
• Favorisce la nucleazione di grani fini, aumentando la resistenza

C. Sale di cloruro e fluoro (ad es. NaCl-KCl)

• Tradizionalmente usato in alcune fusioni artigianali per pulire la superficie e favorire la fusione uniforme

D. Additivi organici e materiali naturali

• In alcune pratiche tradizionali, residui di oli vegetali o carboni vegetali venivano usati per influenzare la solidificazione (meno comune ma presente in fusioni artigianali)

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3. Tradizioni specifiche

Tradizione cinese: uso di inoculi naturali

• Nei processi artigianali di fusione dell’alluminio in alcune regioni si usava cenere di bambù o polvere di carbone per migliorare la qualità superficiale e la microstruttura.

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4. Tabelle riassuntive

Attivatore/Inoculo	Funzione principale	Dosaggio tipico	Effetti sulla lega
Stronzio (Sr)	Modifica eutettica, aumenta duttilità	100-300 ppm	Grani più fini, meno fragilità
Titanio-boro (TiB2)	Raffinamento grano	0,01–0,1 %	Grani più fini, migliore resistenza
Cloruri/fluoruri	Pulizia superficie e nucleazione	Variabile	Migliora la fusione e riduce difetti
Additivi organici	Modifica proprietà di solidificazione	Variabile	Uso tradizionale/artigianale

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5. Procedura di preparazione e uso per microfusioni

• Preparare la lega base di alluminio pulita
• Aggiungere inoculi solidi o liquidi nella fusione a temperatura adeguata (circa 700°C)
• Mescolare bene per distribuire uniformemente l’inoculo
• Versare in stampi pre-riscaldati
• Raffreddare controllatamente

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6. Consigli pratici per microimprese

• Acquisire inoculi di qualità certificata da fornitori specializzati
• Testare sempre su piccoli lotti per trovare dosaggi ottimali
• Monitorare la temperatura e il tempo di fusione per evitare degradazioni degli inoculi
• Conservare inoculi in ambienti asciutti e chiusi

radizioni Locali e Internazionali di Attivatori per Fusioni di Alluminio: Ricette e Uso

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1. Tradizione cinese – Cenere di bambù e polvere di carbone vegetale

Contesto

In alcune regioni della Cina, i fonditori artigianali utilizzavano residui naturali come cenere di bambù e polvere di carbone per migliorare la qualità delle fusioni di alluminio.

Ricetta tipica

Ingrediente	Quantità (% peso lega)	Funzione
Cenere di bambù	1–2	Migliora rifinitura superficiale
Polvere di carbone	0.5–1	Raffinamento della microstruttura

Preparazione e uso

• Macinare finemente cenere e carbone
• Aggiungere alla lega liquida poco prima della colata
• Mescolare accuratamente per una distribuzione uniforme

Effetti

• Migliore finitura superficiale
• Grani più fini e struttura più compatta

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2. Tradizione europea – Inoculi a base di titanio e boro (TiB2) e stronzio (Sr)

Contesto

Nei processi moderni, ma con radici tradizionali, l’aggiunta di inoculi come TiB2 e stronzio migliora la qualità dell’alluminio fuso, usato anche nelle microfusioni.

Ricetta tipica

Ingrediente	Dosaggio tipico	Funzione
Inoculo TiB2	0,01–0,1 % peso lega	Raffinamento del grano
Stronzio (Sr)	100–300 ppm	Modifica struttura eutettica

Preparazione e uso

• Aggiungere inoculi solidi o in soluzione durante la fusione a temperatura di circa 700 °C
• Mescolare bene per assicurare uniformità
• Proseguire con colata in stampi pre-riscaldati

Effetti

• Microstruttura raffinata con grani fini
• Migliore resistenza meccanica e duttilità
• Riduzione di difetti come porosità

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3. Tradizione sudamericana (Perù) – Uso di cenere di legno e oli vegetali

Contesto

In alcune pratiche artigianali per fusioni di leghe leggere, si utilizzava cenere di legno combinata con oli vegetali come additivi naturali.

Ricetta tipica

Ingrediente	Quantità (%)	Funzione
Cenere di legno	1–3	Migliora fluidità e finitura
Olio vegetale	0,1–0,3	Riduce ossidazione durante fusione

Preparazione e uso

• Cenere macinata e setacciata
• Aggiunta di olio vegetale poco prima della colata
• Mescolare per omogeneizzare

Effetti

• Riduzione della formazione di ossidi
• Miglioramento della scorrevolezza del metallo fuso

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4. Tradizione africana – Polvere di granito o quarzo

Contesto

In alcune aree africane si usava aggiungere polveri minerali come granito o quarzo per affinare la struttura dell’alluminio fuso.

Ricetta tipica

Ingrediente	Quantità (%)	Funzione
Polvere di granito	0,5–1	Raffinamento microstruttura
Polvere di quarzo	0,5	Migliora durezza e resistenza

Preparazione e uso

• Polverizzare finemente i minerali
• Aggiungere in piccole quantità alla lega fusa
• Mescolare bene durante la fusione

Effetti

• Grani più fini
• Migliore resistenza meccanica e durata

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Tabella Riassuntiva

Tradizione	Attivatori/Inoculi	Metodo di applicazione	Effetti principali
Cina	Cenere di bambù, carbone vegetale	Aggiunta poco prima della colata	Migliore finitura e microstruttura
Europa	TiB2, Stronzio	Aggiunta durante fusione	Raffinamento grani, duttilità
Sud America (Perù)	Cenere di legno, olio vegetale	Aggiunta pre-colata	Fluidità migliorata, ossidazione ridotta
Africa	Polvere di granito e quarzo	Aggiunta durante fusione	Microstruttura fine, maggiore durezza

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Consigli per microimprese con piccoli forni di fusione

• Sperimenta dosaggi e tempistiche su piccoli batch per ottimizzare la resa
• Acquista inoculi da fornitori affidabili o prepara materiali naturali con cura
• Mantieni pulizia e controllo temperature per evitare contaminazioni
• Conserva gli attivatori in ambienti asciutti e chiusi

Tabella Riassuntiva e Confronto Metodi Tradizionali vs Moderni per Fusioni di Acciaio e Alluminio

Metodo/Tradizione	Tipo di Attivatore/Inoculo	Materiali Principali	Caratteristiche Meccaniche	Durata e Resistenza	Note
Acciaio – Tradizione Indiana	Cenere di legno, quarzo, letame	Cenere di legno, quarzo finemente macinato, letame maturo	Durezza moderata (HRC 45-50)	Buona resistenza all’usura, moderata durata	Metodo biologico; miglioramento naturale della microstruttura; tradizione artigianale
Acciaio – Tradizione Yoruba (Nigeria)	Ferro purificato + carbone vegetale	Pezzi di ferro purificato, carbone vegetale	Maggior compattezza, resistenza meccanica migliorata (MPa 600-800)	Durata buona, minore presenza di difetti	Stabilizza la temperatura di fusione; metodo empirico efficace
Acciaio – Tradizione Giapponese (Tamahagane)	Sabbia silicea + carbone vegetale	Sabbia silicea fine, carbone vegetale	Alta durezza (HRC 55-60), elevata flessibilità	Durata elevata, resistenza alle fratture	Metodo raffinato e complesso, bilanciamento durezza/flessibilità
Acciaio – Tradizione Europea Moderna	Ferro-silicio (FeSi), niobio (Nb), vanadio (V)	Leghe di inoculo specifiche	Elevata durezza (HRC 55-65), alta resistenza a trazione (MPa 700-900)	Durata e resistenza eccellenti	Tecnologie di inoculo precise, controllo qualità avanzato
Alluminio – Tradizione Cinese	Cenere di bambù, carbone vegetale	Cenere di bambù, carbone vegetale	Microstruttura raffinata, buona duttilità	Durata moderata, buona finitura superficiale	Metodo naturale e artigianale, migliora microstruttura e superficie
Alluminio – Tradizione Europea Moderna	TiB2, stronzio (Sr)	Inoculi a base di TiB2 e stronzio	Grani fini, maggiore resistenza meccanica e duttilità	Durata elevata, riduzione difetti	Inoculi tecnologici, standardizzati per alte prestazioni
Alluminio – Tradizione Sudamericana (Perù)	Cenere di legno, oli vegetali	Cenere di legno macinata, oli vegetali	Migliore fluidità e riduzione ossidazione	Durata discreta, miglior scorrevolezza	Uso artigianale e naturale, minor impatto ambientale
Alluminio – Tradizione Africana	Polvere di granito/quarzo	Minerali finemente polverizzati	Raffinamento grani, aumento durezza	Durata buona, maggiore resistenza	Metodo semplice, usa risorse locali

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🛠️ Confronto tra metodi tradizionali e moderni

Aspetto	Metodi Tradizionali	Metodi Moderni
Materiali usati	Materie prime naturali e locali (cenere, legno, minerali)	Leghe metalliche e inoculi specifici (TiB2, Nb, Sr)
Controllo qualità	Empirico, basato su esperienza e osservazione	Preciso, basato su analisi chimiche e test meccanici
Caratteristiche meccaniche	Buona durezza e resistenza, ma variabile	Alta durezza, resistenza meccanica e duttilità controllata
Durata e resistenza	Moderata, dipende da qualità materiali e tecnica	Elevata, progettata per applicazioni specifiche e stress intensi
Impatto ambientale	Generalmente basso, uso di materiali naturali	Variabile, ma con maggiore attenzione a sostenibilità e sicurezza
Applicabilità	Piccole produzioni, artigianale, microfusioni	Industria, produzione standardizzata, microfusioni avanzate
Costo	Basso, materiali locali	Più alto, materiali specializzati e tecnologia avanzata

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📈 Considerazioni finali

• I metodi tradizionali offrono una valida alternativa sostenibile e a basso costo, ideale per microimprese e produzioni artigianali.
• I metodi moderni garantiscono performance meccaniche elevate e alta affidabilità, fondamentali per applicazioni industriali e critiche.
• Un approccio ibrido, che integri la conoscenza tradizionale con innovazioni tecnologiche, può offrire il miglior compromesso tra qualità, costo e sostenibilità.

Aggiornamento del 19-07-2025

Metodi Pratici di Applicazione

Gli attivatori e inoculi per fusioni di alluminio rappresentano un’importante frontiera nella metallurgia, consentendo di migliorare significativamente le proprietà meccaniche e la qualità finale dei prodotti. Di seguito, vengono presentati alcuni esempi pratici di come questi metodi possono essere applicati concretamente nelle industrie e nelle microimprese.

Esempio 1: Utilizzo di Stronzio (Sr) nella Produzione di Componenti Automobilistici

• Applicazioni: Utilizzo di stronzio come inoculo per migliorare la duttilità e la resistenza alla frattura nelle leghe di alluminio impiegate nella produzione di componenti automobilistici, come teste dei cilindri o ruote.
• Metodo: Aggiunta di stronzio in quantità controllate (100-300 ppm) durante la fusione, seguita da un processo di raffinamento e solidificazione controllata.
• Risultati: Miglioramento della resistenza meccanica e della duttilità, riduzione della fragilità e dei difetti nella microstruttura.

Esempio 2: Inoculi di Titanio-Boro (TiB2) per Microfusioni

• Applicazioni: Utilizzo di inoculi TiB2 per il raffinamento del grano cristallino nelle microfusioni di alluminio, particolarmente per componenti elettronici e meccanismi di precisione.
• Metodo: Aggiunta di TiB2 (0,01–0,1 % peso lega) durante la fusione a circa 700 °C, seguita da una accurata miscelazione e colata in stampi pre-riscaldati.
• Risultati: Grani cristallini più fini, aumento della resistenza meccanica e della duttilità, riduzione dei difetti.

Esempio 3: Applicazione Tradizionale con Cenere di Bambù nella Produzione Artigianale

• Applicazioni: Utilizzo della cenere di bambù come additivo naturale per migliorare la qualità superficiale e la microstruttura di fusioni di alluminio artigianali.
• Metodo: Macinazione della cenere di bambù e aggiunta alla lega liquida poco prima della colata, con accurata miscelazione.
• Risultati: Miglioramento della finitura superficiale, grani più fini e struttura più compatta.

Esempio 4: Uso di Additivi Organici nelle Fusioni Artigianali

• Applicazioni: Utilizzo di residui di oli vegetali o carboni vegetali come additivi per influenzare la solidificazione e migliorare le proprietà delle fusioni di alluminio prodotte artigianalmente.
• Metodo: Aggiunta di piccole quantità di additivi organici durante la fusione, seguita da un processo di miscelazione e raffreddamento controllato.
• Risultati: Influenza positiva sulla microstruttura, miglioramento della duttilità e riduzione dei difetti.

Consigli per l’Applicazione Pratica

• Test Preliminari: Eseguire test su piccoli lotti per determinare i dosaggi ottimali e gli effetti degli attivatori e inoculi sulle proprietà

Generali ha avviato il processo in cda per la cessione di Banca Generali, valutando l’offerta presentata da Mediobanca per l’acquisto della banca. Questa operazione rientra nella strategia di Generali di concentrarsi sul core business assicurativo e di disinvestire da attività non strettamente legate al settore assicurativo.Banca Generali è una banca specializzata nella gestione del risparmio e nell’offerta di servizi finanziari e di investimento. La sua cessione potrebbe portare a una razionalizzazione delle attività del gruppo Generali e a una maggiore focalizzazione sulle assicurazioni.L’operazione è stata accolta positivamente dal mercato, che ha visto nell’acquisizione di Banca Generali da parte di Mediobanca un’opportunità di consolidamento nel settore bancario e finanziario italiano.Generali ha assicurato che effettuerà tutte le valutazioni necessarie prima di procedere con l’operazione, al fine di garantire il massimo valore per gli azionisti e di assicurare la continuità e lo sviluppo delle attività di Banca Generali.

Le Startups Portano Più Luce alle Fotocamere degli Smartphone

Quando si tratta di fotocamere per smartphone, più grande è meglio. Sensori d’immagine e lenti più grandi hanno più luce con cui lavorare, quindi possono risolvere più dettagli. Questo è particolarmente importante, perché i filtri che creano immagini a colori bloccano anche circa il 70 percento della luce in arrivo.

Questi filtri a colori – disposti come una griglia di rosso, verde e blu sui pixel del sensore d’immagine – esistono da decenni. Ma nuovi approcci promettono di sfruttare la fisica della luce per creare immagini a colori senza bloccare così tanti fotoni. Tre di tali percorsi verso immagini più nitide sono stati presentati al 2023 IEEE International Electron Device Meeting (IEDM). Ora, questi metodi stanno iniziando ad emergere dalla fase di laboratorio.

Ad esempio, Samsung fornirà la fotocamera frontale per il nuovo telefono di Xiaomi con sede in Cina che utilizza la tecnologia nano-prisma di Samsung per una migliore performance in condizioni di scarsa illuminazione. La tecnologia non sostituisce i filtri a colori; utilizza la diffrazione per raccogliere più luce in ciascun pixel specifico del colore. Questo aumenta la sensibilità alla luce del 25 percento, secondo l’azienda.

Nel frattempo, due nuove startup hanno sviluppato modi per catturare immagini a colori senza filtri. Una spinoff di Imec chiamata Eyeo ha annunciato questo mese di aver raccolto €15 milioni (US $17 milioni) in finanziamenti seed. E PxE Holographic Imaging ha presentato una tecnologia che combina rilevamento della profondità e imaging a colori al Consumer Electronics Show di quest’anno (CES) a gennaio.

Entrambi PxE e Eyeo sono compatibili con i sensori CMOS, i sensori d’immagine digitali più comuni utilizzati nelle fotocamere oggi. “Il sensore CMOS è una piattaforma molto matura e solida su cui costruire. Lo trovi in ogni dispositivo oggi,” dice il fondatore e CEO di PxE Yoav Berlatzky. Ma “tutti vogliono che più fotoni raggiungano i loro sensori CMOS.”

Fotocamera a Colori Senza Filtro di Eyeo

Eyeo mira a commercializzare la ricerca presentata da Imec all’IEDM nel 2023 per applicazioni nell’elettronica di consumo, nella sicurezza e altro ancora. Rimuovendo il filtro a colori, il sensore d’immagine della startup diventa tre volte più sensibile rispetto ai sensori CMOS tradizionali. “È come se finalmente stessimo aprendo gli occhi di un sensore d’immagine,” dice il CEO di Eyeo Jereon Hoet.

I divisori di colore nel sensore d’immagine di Eyeo guidano la luce di diverse lunghezze d’onda ai pixel appropriati.Eyeo

Funziona facendo passare la luce attraverso guide d’onda verticali che dividono la luce in base alla lunghezza d’onda, quindi dirigono i fotoni al pixel appropriato. Le guide d’onda agiscono come un imbuto, quindi quei pixel possono essere ridotti a meno di 0,5 micrometri di larghezza, circa la metà delle dimensioni di un tipico pixel di smartphone. La tecnologia corrisponde anche meglio alla sensibilità ai colori dell’occhio umano rispetto agli attuali sensori d’immagine basati su filtri, secondo la ricerca di Imec.

La tecnologia di divisione del colore è progettata per essere realizzata con gli strumenti e i processi esistenti già utilizzati nelle fonderie CMOS. La sfida arriva dal lato software. Eyeo sta ora lavorando per garantire che il sensore sia compatibile con i sistemi potenziali dei clienti, secondo Hoet.

In termini di applicazioni, Hoet dice che il vantaggio dei sensori d’immagine più piccoli e sensibili di Eyeo è particolarmente evidente per gli smartphone. Tuttavia, si aspetta che la tecnologia venga adottata prima per altri usi, come sistemi di sicurezza per condizioni di scarsa illuminazione o dispositivi di realtà aumentata che richiedono sensori ultracompatti.

PxE Porta il 3D al CMOS

L’idea di base di PxE è simile. Entrambe le aziende mirano a imitare i filtri a colori senza perdere fotoni e “in qualche modo mettere i colori nel posto giusto sul pixel giusto” piegando le onde luminose, riassume Berlatzky.

In questa versione della foto sopra, le linee rosse indicano che un oggetto è più vicino, mentre le linee blu significano che è più lontano.PxE

La tecnologia di PxE utilizza uno strato di materiale diffrattivo che chiama “holocoder” per creare non solo immagini a colori ma anche agire come sensore di profondità (da qui la parte “olografica” del nome dell’azienda). Quando la luce bianca passa attraverso l’holocoder, crea un modello di interferenza che viene registrato dal sensore. Gli algoritmi di PxE utilizzano poi quel modello per ricostruire un’immagine virtuale 3D – un ologramma. Il modello di interferenza codifica anche informazioni sulla lunghezza d’onda della luce, quindi le immagini a colori (e infrarossi) possono essere ricostruite simultaneamente.

Berlatzky dice che l’hardware di PxE è “meno esotico” rispetto ai divisori di colore e ad altri approcci che utilizzano metasuperfici appositamente progettate. Gran parte della sua potenza proviene dal software. “La base dell’algoritmo è la fisica della luce,” spiega Berlatzky. “Puoi pensare di farlo girare al contrario, dal sensore CMOS verso l’esterno, e ricostruire ciò che la fotocamera sta effettivamente vedendo, in termini di profondità e immagine.”

Come Eyeo, il sensore d’immagine di PxE potrebbe essere utilizzato in una serie di applicazioni – in particolare in quelle che hanno già sensori di profondità e immagine separati, come auto e smartphone.