INGEGNERIA ELETTRICA ELETTRONICA E INFORMATICAAutomation Engineering and Control of Complex Systems (Ingegneria dell'automazione e del controllo dei sistemi complessi)Anno accademico 2023/2024

9796794 - POLYMERIC MATERIALS AND MANUFACTURING IN MEDICINE

Docente: Gianluca CICALA

Risultati di apprendimento attesi

Alla fine del corso lo studente saprà riconoscere le principali classi di materiali polimerici utilizzati in ambito medico identificandone struttura e proprietà. Inoltre comprenderà la tipologia di processi produttivi in funzione del tipo di oggetto da realizzare e, tramite la pratica di laboratorio, avrà acquisito i fondamenti di alcune tecniche di test e di produzione.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Frontale

Compatibilmente con la situazione dovuta all'emergenza sanitaria dovuta al COVID-19 saranno svolte delle esercitazioni pratiche in laboratorio sui processi di produzione dei materiali polimerici e compositi.

Prerequisiti richiesti

I prerequisiti sono Chimica e Fisica. Nel corso saranno fornite le conoscenze di base ove non presenti.

Frequenza lezioni

Per la frequenza si intente obbligatoria. Fermo restando che per gli studenti lavoratori sono vigenti delle proroghe a tale limite

Contenuti del corso

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1. Introduzione alla Scienza dei Materiali (10 ore)

1.    Struttura dei Materiali: Concetti di Base (2 ore)

2.    Classificazione dei Materiali: Metalli, Polimeri, Ceramici e Compositi (3 ore)

3.    Proprietà Termomeccaniche dei Materiali (5 ore)

4.    Stress e Deformazione (Tensione e Deformazione)

5.    Test di Trazione e Flessione

6.    Temperatura di transizione vetrosa (Tg) e temperatura di fusione (Tm)

7.    Coefficiente di Espansione Termica (CTE)

2.Introduzione ai Materiali Utilizzati in Medicina (20 ore)

2.1 Introduzione alla Scienza dei Biomateriali (Classificazione,

Interazione superficiale, Ruolo dell'Acqua) (2 ore)

2..2 Alcuni esempi di biomateriali utilizzati in medicina (18 ore)

2.2.1 Titanio (Protesi Artificiali)

2.2.2 Acciaio Inossidabile (Viti e Giunti)

2.2.3 Zirconia (Applicazioni Odontoiatriche)

2.2.4 UHMWPE (protesi artificiali)

2.2.5 PVC (tubi)

2.2.6 PES (Stent)

2.2.7 PCL (Scaffold)

2.2.8 PMMA (lenti intraoculari)

2.2.9 Compositi fibrorinforzati (protesi esterne e tooling)

2.2.10 Resine termoindurenti (microfluidica)

3. Tecniche di manifattura usata in medicina (15 ore)

3.1 Estrusione dei polimeri e filmatura in bolla -> tubi, fili per sutura e sacche di sangue (2)

3.2 Stampaggio ad iniezione -> stent e altri dispositivi medici (1)

3.3 Elettrofilatura -> scaffolds (3)

3.4 AM metallico -> protesi artificiali (3)

3.5 AM polimerico -> scaffold e invisalign (6)

4. Pratica di laboratorio (15 ore)

               4.1 Prove meccaniche [test meccanici su campioni metallici e polimerici; DMA e CTE] (2)

               4.2 Manifattura additiva polimerica (7)

               4.3 Estrusione di polimeri (1)

               4.4 Manifattura di compositi (4)

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               4.5 Elettrofilatura (1)

Testi di riferimento

I testi sotto riportati sono consigliati per la consultazione. Durante il corso saranno fornite slide e articoli utili alla preparazione dell'esame.
1) W. R. Wagner et al Biomaterials Science. An Introduction to Materials in Medicine. Academic Press Elsiever
2)Tim A. Osswald Science of Polymers for Engineers. Hanser

Programmazione del corso

	Argomenti	Riferimenti testi
1	Introduzione alla Scienza dei Materiali	W. R. Wagner et al Biomaterials Science. An Introduction to Materials in Medicine. Academic Press Elsiever
2	Introduzione ai Materiali Utilizzati in Medicina	W. R. Wagner et al Biomaterials Science. An Introduction to Materials in Medicine. Academic Press Elsiever
3	Tecniche di manifattura usata in medicina	W. R. Wagner et al Biomaterials Science. An Introduction to Materials in Medicine. Academic Press Elsiever
4	Pratica di Laboratorio	W. R. Wagner et al Biomaterials Science. An Introduction to Materials in Medicine. Academic Press Elsiever

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento sarà basata sul completamento di test concettuali (domande a risposta multipla ed aperta), realizzazione delle esperienze pratiche e dei casi studi; discussione orale finale.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio al fine di programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. In tal caso, si consiglia rivolgersi al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento di afferenza del Corso di Laurea

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Perché il UHMPE è utilizzato nelle protesi del ginocchio?

Quale criterio è utilizzabile nella scelta di un polimero per applicazione in ambito dentale?

Come si individua il tempo di stampa in una macchina FDM?

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