EO_479

TECH INSIGHT NUMERICAL SIMULATION 23 - ELETTRONICA OGGI 479 - GIUGNO/LUGLIO 2019 fronto di dispositivi che sfruttano due diversi principi di funzionamento: lo spostamento dell’inchiostro attraverso bolle generate dalla pressione, oppure l’utilizzo di una membrana azionata da PZT, un materiale ceramico piezoelet- trico composto da piombo-zirconato di titanio. Grazie a questo lavoro i ricerca- tori hanno potuto determinare che le te- stine dotate di un sottile strato di piezo offrono una migliore compatibilità con un’ampia gamma di inchiostri e garantiscono una maggiore velocità, una qualità di stampa superiore e una maggior durata delle testine stesse. Monitorare le condizioni del calcestruzzo Enti statali e aziende implementano sensori basati su diverse tecnologie per monitorare l’evoluzione delle pre- stazioni del calcestruzzo nel corso degli anni. Nell’ambi- to di un progetto di sviluppo, si è utilizzata la simulazione per analizzare le proprietà del calcestruzzo e prevedere la capacità di un sensore incorporato nel materiale (Fig. 1) di monitorare i cambiamenti dovuti all’invecchiamento e rimandare un segnale in superficie. Questo sistema di monitoraggio della “salute strutturale” (Structural Health Monitoring, SHM) è già stato implementato in Italia. Viene utilizzato in diverse strutture per valutare le condizioni del calcestruzzo e registrare i danni causati da qualsiasi solle- citazione inattesa che possa influenzare l’integrità struttu- rale e l’affidabilità del sistema. Dispositivi indossabili per il monitoraggio medico Negli anni, STMicroelectronics ha sviluppato molte applicazioni nell’ambito del medicale. Nell’ambito di un pro- getto pilota, è stato concepito un cerotto per misurare la bioimpedenza di un organo (per esempio il cuore) all’in- terno del corpo umano (Fig. 2). Partendo dalla diagnostica per immagini degli organi umani, i ricercatori hanno creato un modello 3D (Fig. 3) per effettuare una simulazione AC/DC nel dominio della frequenza (Fig. 4) e determi- nare l’effetto della forma e della posizione dell’elettrodo sui parametri fisiologici misurati. I risultati ottenuti dalla simulazione (Fig. 5) si sono rivelati in ottimo accordo con le misure sperimentali e hanno consentito lo sviluppo, in diverse configurazioni, di un cerotto indossabile capace di rilevare cambiamenti fisiologici. Questi sensori permetteranno ai medici di effettuare monitoraggi per diverse malattie cardiache, ottenendo dati in tempo reale, e di offrire le migliori cure ai pazienti grazie alla tecnologia più avanzata. Affrontare una complessità sempre maggiore grazie alla simulazione “Grazie alla simulazione abbiamo ac- quisito conoscenze riguardo potenziali problemi e abbiamo trovato soluzioni migliori per ottimizzare i dispositivi a semiconduttore che saranno utilizzati nel mondo esterno”, commenta Zullino; insieme ai suoi colleghi, vede l’opportu- nità di continuare a usare la simulazione multifisica in tutti gli aspetti dello svilup- po e rivela che sono già in corso studi sull’umidità all’interno del package e sul- la possibilità di corrosione. “Possiamo valutare materiali e strutture più rapidamente e selezionare i migliori: questo significa meno tempo speso per i test, decisioni tecniche più fondate e scelte di mercato più veloci”, conclude Zullino. “Rispetto alle prove fisiche, possiamo implementare nuove soluzioni e verificarle a costo zero. La simula- zione rappresenta uno degli strumenti chiave che indirizzano l’innovazione”. Fig. 3 – Modello 3D creato a partire da immagini di tomografia computerizzata (TC, a sinistra), elaborata con strumenti CAD (al centro) e poi interpolata per generare i volumi (a destra) necessari per l’analisi Fig. 4 – Risultati della simulazione che mostrano il potenziale elettrico e la distribuzione di corrente in un torace umano Fig. 5 – Confronto tra valori di bioimpedenza misurati e simulati (a sinistra) con elettrodi di diversa forma e in diverse posizioni (a destra)