POLITesi - Archivio digitale delle tesi di laurea e di dottorato (Politecnico di Milano)
Not a member yet
68660 research outputs found
Sort by
Evolving interpretable visual classifiers in colonoscopic images
No full textLAUREA MAGISTRALEIl cancro colorettale (CRC) è una delle neoplasie più comuni e mortali al mondo e, in Italia, il secondo tumore più frequente dopo quello al seno, con circa 50.500 nuovi casi stimati nel 2023 e un aumento di oltre il 15% rispetto al 2020. La diagnosi precoce e la classificazione accurata dei polipi colorettali sono fondamentali per migliorare gli esiti clinici, poiché la morfologia guida le decisioni di sorveglianza e trattamento nella colonscopia di routine. Questa tesi affronta lo sviluppo di classificatori visivi interpretabili e robusti per la rilevazione e classificazione di polipi nelle immagini colonoscopiche utilizzando modelli di visione-linguaggio per assistere il personale medico durante le diagnosi. L’approccio metodologico ha compreso esperimenti completi su dataset clinicamente rilevanti, utilizzando SUN come dataset principale (99 pazienti, 112 video distinti) e PIBAdb per considerazioni e test iniziali. Le tecniche chiave includono un’attenta ingegnerizzazione dei prompt testuali basata sulla terminologia clinica, il fine-tuning di architetture CLIP e DINOv2 pre-addestrate, e l’adattamento efficiente dei parametri tramite moduli LoRA. Aumentazione dei dati, ottimizzazione degli ottimizzatori ed early stopping sono stati applicati per massimizzare la generalizzazione nonostante la limitata disponibilità di dati. I nostri risultati dimostrano miglioramenti eccezionali delle prestazioni attraverso il fine-tuning specifico del dominio, con i modelli CLIP ViT-L/14 sottoposti a fine-tuning con contrastive loss su immagini complete che raggiungono accuratezze bilanciate fino all’82,8%, rappresentando un miglioramento sostanziale rispetto agli approcci zero-shot che non riconoscono correttamente certi sottotipi di polipi. La configurazione più efficace ha ottenuto un recall perfetto per la classe negativa mantenendo F1-score bilanciati superiori all’80% su tre classi clinicamente significative. Il nostro modello CLIP personalizzato utilizzando encoder di immagini DINOv2 combinati con LoRA ha raggiunto accuratezze bilanciate superiori all’80% aggiornando solo una piccola frazione di parametri, dimostrando un’efficienza computazionale migliorata. Gli studi di spiegabilità hanno confermato che i modelli sottoposti a fine-tuning hanno soppresso con successo l’allineamento spurio con terminologie non mediche e hanno prodotto mappe di attenzione clinicamente coerenti, catturando caratteristiche morfologicamente rilevanti essenziali per il processo decisionale clinico. Preservando l’immagine intera e fornendo un contesto completo si è dimostrato superiore agli approcci di ritaglio per il riconoscimento delle classi dei polipi. Al meglio delle nostre conoscenze, questo studio è il primo a utilizzare modelli CLIP personalizzati per localizzare, classificare e descrivere congiuntamente i polipi colorettali nell’esame colonoscopico. L’accuratezza bilanciata raggiunta dell’82,8% stabilisce un nuovo benchmark per la classificazione automatizzata dei polipi, fornendo una pipeline multimodale clinicamente validata che fonde segnali visivi e testuali, con implicazioni promettenti per lo screening del CRC e l’intervento precoce, aprendo la strada a estensioni basate su LLM e al deployment su dataset più ampi.Colorectal cancer (CRC) is one of the most common and deadly malignancies worldwide and, in Italy, the second most frequent cancer after breast cancer, with about 50,500 new cases estimated in 2023 and a rise of over 15% versus 2020. Early detection and accurate classification of colorectal polyps are critical to improving outcomes, as morphology guides surveillance and treatment decisions in routine colonoscopy. This thesis addresses the development of interpretable and robust visual classifiers for polyp detection and classification in colonoscopic images using vision language models to assist medical staff during diagnoses. The methodological approach comprised comprehensive experiments on clinically relevant datasets, using SUN as the principal dataset (99 patients, 112 distinct videos) and PIBAdb for initial considerations. Key techniques include careful text prompt engineering based on clinical terminology, fine-tuning of pre-trained CLIP and DINOv2 architectures, and parameter efficient adaptation via LoRA modules. Data augmentation, optimizer tuning, and early stopping were applied to maximize generalization despite limited data availability. Our findings demonstrate exceptional performance improvements through domain-specific fine-tuning, with CLIP ViT-L/14 models fine-tuned with contrastive loss on full-size images achieving balanced accuracies up to 82.8%, representing a substantial improvement over zero-shot approaches that showed complete failures on certain polyp subtypes. The strongest configuration delivered perfect recall for the negative class while maintaining class-balanced F1-scores above 80% across three clinically significant classes. A custom CLIP model using DINOv2 image encoders combined with LoRA achieved balanced accuracies exceeding 80% while updating only a small fraction of parameters, demonstrating enhanced computational efficiency. Explainability studies confirmed that fine-tuned models successfully suppressed spurious alignment with non-medical terminology and produced clinically coherent attention maps, capturing morphologically relevant features essential for clinical decision-making, with preservation of full image context proving superior to cropping approaches for polyp subtype discrimination. To the best of our knowledge, this study is the first to use customized CLIP models to jointly localize, classify, and describe colorectal polyps in colonoscopy. The achieved 82.8% balanced accuracy establishes a new benchmark for automated polyp classification, delivering a clinically validated multimodal pipeline that fuses visual and textual cues, with promising implications for CRC screening and early intervention, paving the way for LLM-based extensions and deployment on larger datasets
Integrating bio-hydrogen production for optimal hydrogen supply in Stegra's fossil-free iron and steelmaking
Full text linkLAUREA MAGISTRALEIl settore siderurgico è tra le principali fonti globali di emissioni di gas serra, per la forte dipendenza da processi di riduzione fossili. La decarbonizzazione richiede soluzioni alternative, e l’idrogeno rinnovabile si è affermato come soluzione chiave. Questa tesi, sviluppata in collaborazione con Stegra, KTH Royal Institute of Technology, Luleå University of Technology e Politecnico di Milano, analizza il ruolo della gassificazione della biomassa come percorso complementare all’elettrolisi per la produzione di idrogeno destinato alla siderurgia fossile-free. Il lavoro prende a riferimento la domanda di idrogeno del nuovo impianto DRI di Stegra, in costruzione a Boden, Svezia. È stato sviluppato il design completo dell’impianto, comprendente un gassificatore a letto fluido circolante integrato con ossidazione parziale, water-gas shift e pressure swing adsorption. Le simulazioni mostrano una produzione di 40,5 kg di idrogeno per tonnellata di biomassa, con un rendimento termico del 58%, in grado di coprire fino al 17% della domanda di idrogeno del DRI. L’analisi economica evidenzia come il costo livellato dell’idrogeno (LCOH) dipenda soprattutto dal prezzo della biomassa, dalla generazione del vapore e dall’adozione di sistemi di cattura della CO2. Nella configurazione più favorevole, il processo può fornire idrogeno a 3,6 €/kg, risultando competitivo con l’elettrolisi. Al contempo, offre vantaggi significativi: possibilità di emissioni negative con cattura della CO2, utilizzo di biomassa rinnovabile e integrazione con l’ossigeno da elettrolisi per migliorare l’efficienza. Lo studio considera anche tecnologie innovative come il processo SATS per la scissione dell’H2S, in grado di aumentare la produzione totale di idrogeno e migliorare le prestazioni del sistema. Nel complesso, i risultati mostrano come il bioidrogeno possa avere un ruolo concreto e scalabile nella produzione di acciaio decarbonizzato. Grazie a competitività economica, flessibilità e sinergie con tecnologie esistenti, la gassificazione della biomassa rafforza la resilienza e la sostenibilità della fornitura di idrogeno nella transizione verso una siderurgia fossile-free.The iron and steel sector accounts for a significant share of global greenhouse gas emissions, largely due to fossil-based reduction routes. Achieving deep decarbonization requires alternative solutions, and renewable hydrogen has emerged as a crucial pathway. This thesis, developed in collaboration with Stegra, KTH Royal Institute of Technology, Luleå University of Technology, and Politecnico di Milano, investigates the role of biomass gasification as a complementary pathway to electrolysis for renewable hydrogen production in fossil-free steelmaking. The work takes Stegra’s large-scale Direct Reduced Iron (DRI) facility under construction in Boden, Sweden, as a reference case. A complete plant design was developed, consisting of a circulating fluidized bed gasifier integrated with partial oxidation, water-gas shift, and pressure swing adsorption units. Based on process simulation, the system achieves a hydrogen yield of 40.5 kg per ton of biomass and a thermal efficiency of 58%, supplying up to 17% of the hydrogen demand from the DRI plant. Economic analysis highlights the strong sensitivity of the Levelized Cost of Hydrogen (LCOH) to biomass price, steam generation strategy, and CO2 capture. In its most favorable configuration, the process can deliver hydrogen at 3.6 €/kg, making it competitive with electrolysis. At the same time, it offers clear advantages: the chance to reach negative emissions with CO2 capture, the use of renewable feedstock, and the integration with electrolytic oxygen that enhances overall efficiency. The study also considers innovative technologies such as SATS for H2S splitting, which could further boost total hydrogen production while improving process efficiency. Overall, the results show that biohydrogen can play a practical and scalable role in decarbonized steel production. By combining cost-effectiveness, flexibility, and synergies with existing technologies, biomass gasification strengthens the resilience and sustainability of hydrogen supply in the transition toward fossil-free steel
AI-powered virtual try-on: realistic clothing visualisation
No full textLAUREA MAGISTRALEIn un'epoca in cui la tecnologia influenza costantemente il panorama del commercio al dettaglio, l'intersezione tra intelligenza artificiale e industria della moda presenta un potenziale inimmaginabile per migliorare l'esperienza di vendita al dettaglio online.
Questo progetto presenta una nuova pipeline di Prova Virtuale integrata in un'applicazione mobile iOS, superando una delle sfide più significative del commercio di moda online: l'impossibilità di provare fisicamente i capi di abbigliamento prima di acquistarli.
L'implementazione proposta sfrutta tecnologie di apprendimento automatico all'avanguardia per offrire un'esperienza di prova virtuale online semplice e realistica.
La pipeline integrata utilizza algoritmi avanzati per l'estrazione delle misure corporee e la mappatura dei tessuti, permettendo agli utenti di vedersi indossare i loro outfit preferiti in pochi secondi. L'implementazione si concentra sull'ottimizzazione delle prestazioni per dispositivi iOS mantenendo al contempo risultati di visualizzazione di alta qualità. Il sistema è progettato per funzionare efficacemente con diverse forme corporee, stili e condizioni di illuminazione, garantendo un'esperienza inclusiva.
Dando priorità al comfort e alla fiducia dell'utente, la soluzione mira a rendere lo shopping di moda online naturale e piacevole quanto provare i vestiti in un negozio fisico.
I risultati sperimentali mostrano l'efficacia del sistema in termini di accuratezza della visualizzazione, velocità di elaborazione ed esperienza utente complessiva. Le interviste agli utenti condotte rivelano un aumento significativo della fiducia negli acquisti e una diminuzione dei tassi di reso dopo aver utilizzato la funzione di prova virtuale.
Questo progetto contribuisce al campo della tecnologia della moda basata sull'IA fornendo una soluzione pratica e incentrata sull'utente che mira a trasformare l'esperienza di shopping online in qualcosa di più personale e confortevole.
L'implementazione sviluppata non solo migliora il percorso di acquisto del consumatore, ma apre anche la strada a un futuro in cui tecnologia e moda si fondono armoniosamente per creare esperienze di shopping più gioiose e sicure per tutti.In an era where technology is constantly influencing the retail landscape, the intersection of artificial intelligence and the fashion industry presents unimaginable potential to enhance the online retail experience.
This project presents a new Virtual Try-On pipeline integrated into an iOS mobile application, overcoming one of the most significant challenges of online fashion retail: the inability to physically try on fashion garments before purchasing them.
The proposed implementation leverages state-of-the-art machine learning technologies to offer an effortless and realistic online virtual try-on experience.
The integrated pipeline incorporates advanced algorithms for precise body measurement analysis, texture and clothing mapping, transforming the way the users interact with fashion online by allowing them to see themselves in their favorite outfits in a matter of seconds.
The implementation focuses on optimizing performance for iOS devices while still maintaining high-quality visualization results. Special attention has been paid to create an inclusive experience, so the system works beautifully in different body shapes, style, and even various lighting conditions.
By prioritizing user comfort and confidence, the solution aims to make online fashion shopping as natural and enjoyable as trying on clothes in a physical store.
The experimental results show the system's effectiveness in terms of visualization accuracy, processing speed, and overall user experience. The conducted user interviews uncover a significant increase in shopping confidence and return rates drop after using the feature.
This project contributes to the field of AI-powered fashion technology by providing a practical, user-centric solution that aims to transform the online shopping experience into something more personal and comfortable.
The developed implementation not only enhances the consumer shopping journey but also paves the way for a future where technology and fashion blend smoothly to create more joyful and confident shopping experiences for everyone
Prandtl ffects in AM cooling channels
Full text linkLAUREA MAGISTRALEQuesta tesi si concentra sullo studio di canali di raffreddamento realizzati mediante Additive Manufacturing (AM). Tale tecnologia offre un elevato grado di libertà progettuale, permettendo l'ottimizzazione di scambiatori di calore e componenti di turbomacchine impossibili da realizzare con tecniche convenzionali. La rugosità superficiale anisotropa, causata dal processo di stampa, influenza però in modo significativo la dinamica del flusso e le prestazioni termiche, rendendo quindi necessario lo sviluppo di specifiche correlazioni. L’obiettivo di questo lavoro è indagare sperimentalmente l’influenza del numero di Prandtl sul trasferimento di calore, utilizzando come fluido di raffreddamento l’acqua, in canali realizzati utilizzando la tecnica di additive manufacturing per metalli più diffusa, la Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Sono state condotte prove su un canale di riferimento liscio, a scopo di validazione, e su due provini realizzati in additive manufacturing , con diversi diametri idraulici. I risultati confermano che il banco prova è in grado di riprodurre le correlazioni classiche per il regime turbolento nel provino liscio, sia per quanto riguarda la perdita di carico che per il trasferimento di calore. Le analisi sui canali di raffreddamento stampati in AM mostrano che un aumento del numero di Prandtl non porta sempre a un incremento del trasferimento di calore, in contrasto con la teoria classica. Per descrivere questo effetto è stata proposta una nuova correlazione basata sui dati sperimentali dei due canali di raffreddamento testati. Questo lavoro rappresenta solo un primo passo nella comprensione di questo nuovo fenomeno e ulteriori indagini sono necessarie.This thesis focuses on the study of cooling channels manufactured by Additive Manufacturing (AM). This technology provides a high degree of design freedom, enabling new optimization possibilities for heat exchangers and turbomachinery components. However, the anisotropic surface roughness typical of the AM printing process strongly influences flow dynamics and thermal performance, making the development of specific predictive correlations necessary.
The aim of this work is to experimentally investigate the influence of the Prandtl number on heat transfer, with water as the cooling fluid, in cylindrical channels manufactured using the most widely adopted additive manufacturing technique for metals, Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Tests were conducted on a smooth reference channel, for validation purposes, and on two additively manufactured test objects with different hydraulic diameters.
The results confirm that the experimental rig can reproduce classical correlations for the turbulent regime, both for pressure drop and heat transfer, for the smooth test object. Analyses on the AM-printed cooling channels show that an increase in the Prandtl number does not always lead to an increase in heat transfer, in contrast with classical theory. To capture this effect, a new correlation is proposed based on the experimental data of the two tested cooling channels. This work therefore represents a first step in the prediction and understanding of this new phenomenon, and further investigations are necessary
Percezioni impercettibili : linee guida per la progettazione di spazi didattici destinati a bambini con disturbo dello spettro autistico
No full textLAUREA MAGISTRALEIl tema della disabilità rappresenta oggi un ambito di ricerca complesso, che coinvolge discipline diverse quali medicina, psicologia, pedagogia e architettura. L’approccio contemporaneo non si limita più alla dimensione clinica, ma interpreta la disabilità come il risultato di una costante interazione tra condizioni individuali e contesto sociale.
In questo scenario, lo spazio costruito gioca un ruolo fondamentale. L’architettura non può essere vista come un semplice contenitore, ma piuttosto come un attore attivo nella definizione delle opportunità di partecipazione e inclusione.
Gli ambienti in cui si vive, si studia o si lavora possono promuovere autonomia, relazione e apprendimento, oppure, al contrario, generare esclusione e ostacoli. All’interno della più ampia condizione della disabilità, questa tesi si concentra sui bambini con disturbo dello spettro autistico, una condizione che richiede particolare attenzione nella progettazione degli aspetti sensoriali, relazionali e spaziali.
La letteratura scientifica e pedagogica ha dimostrato come fattori quali luce, colore, acustica e configurazione degli ambienti possano influenzare in modo significativo il benessere e le possibilità di apprendimento dei bambini autistici.
Un momento fondamentale del percorso di ricerca è stato l’incontro con l’Associazione Il Pentolino, che ha fornito l’opportunità di approfondire direttamente la comprensione delle difficoltà quotidiane affrontate dai bambini autistici e dalle loro famiglie. Il tempo trascorso con l’associazione ha permesso di osservare dinamiche, esigenze e comportamenti, arricchendo la riflessione teorica con una prospettiva più concreta ed esperienziale.
A partire da questo quadro, la tesi propone un insieme di linee guida progettuali con un focus sull’ambiente scolastico, luogo in cui inizia la prima e fondamentale fase dell’apprendimento. Queste linee guida si pongono come un’evoluzione critica e approfondita rispetto alle Linee guida “Scuola Futura” emanate dal MIUR, offrendo strumenti più sensibili e calibrati sulle necessità specifiche.
L’applicazione progettuale si è concretizzata nel progetto dell’Istituto Gianni Rodari di Seregno, affrontato in modo integrato nei suoi spazi principali: atrio, palestra, aree esterne, aule e l’ala sensibile. L’obiettivo è dimostrare come, anche in un contesto esistente, sia possibile introdurre strategie di inclusione spaziale capaci di migliorare la qualità dell’ambiente scolastico e la vita quotidiana degli studenti attraverso interventi mirati, consapevoli e rispettosi della preesistenza.The theme of disability today represents a complex field of research, involving various disciplines such as medicine, psychology, pedagogy, and architecture. The contemporary approach is no longer limited to the clinical dimension but interprets disability as the result of a constant interaction between individual conditions and the social context.
In this scenario, the built environment plays a fundamental role. Architecture cannot be seen as a simple container, but rather as an active agent in defining opportunities for participation and inclusion.
The environments in which people live, study, or work can foster autonomy, relationships, and learning, or, on the contrary, generate exclusion and obstacles. Within the broader condition of disability, this thesis focuses on children with autism spectrum disorder, a condition that requires particular attention in the design of sensory, relational, and spatial aspects.
Scientific and pedagogical literature has shown how factors such as light, color, acoustics, and the configuration of spaces can significantly influence the well-being and learning opportunities of autistic children.
A key moment in the research process was the encounter with the association Il Pentolino, which provided the opportunity to directly deepen the understanding of the daily challenges faced by autistic children and their families. The time spent with the association allowed the observation of dynamics, needs, and behaviors, enriching the theoretical reflection with a more concrete and experiential perspective.
On this basis, the thesis proposes a set of design guidelines with a focus on the school environment, a place where the first and fundamental stage of learning begins. These guidelines are intended as a critical and in-depth evolution of the Scuola Futura guidelines issued by the Italian Ministry of Education, offering tools that are more sensitive and tailored to specific needs.
The design application has been developed in the project for the Istituto Gianni Rodari in Seregno, addressed in an integrated way across its main spaces: atrium, gymnasium, outdoor areas, classrooms, and the “sensitive area.” The objective is to demonstrate how, even in an existing context, it is possible to introduce spatial inclusion strategies capable of improving the quality of the school environment and the daily life of students through targeted, conscious, and respectful interventions
A coalitional model predictive approach for collaborative Vehicle Platoons
No full textLAUREA MAGISTRALEI veicoli autonomi sono recentemente emersi come una tecnologia promettente per i sistemi
di trasporto moderni. In particolare, nel contesto del controllo longitudinale, i Collabora
tive Vehicle Platoons (CVP) rappresentano una soluzione innovativa che riduce il consumo
di carburante ed energia, ottimizza la capacità stradale e migliora la sicurezza del traffico
attraverso formazioni coordinate. Tuttavia, l’implementazione pratica di questi sistemi
affronta sfide significative, tra cui la crescente complessità computazionale associata al
controllo di convogli di grandi dimensioni, nonché le limitazioni intrinseche delle comuni
cazioni vehicle-to-vehicle wireless, soggette a ritardi, perdite di pacchetti e disturbi ambi
entali dinamici. Queste problematiche risultano particolarmente critiche per gli schemi di
controllo convenzionali, che mancano di adattabilità nella coordinazione e compromettono
la robustezza del sistema in condizioni operative variabili. Per affrontare tali limitazioni,
questa tesi propone una strategia di coalitional Model Predictive Control (MPC) per
veicoli collaborativi. Essa consente ai veicoli di cooperare dinamicamente formando sot
togruppi, detti coalizioni. Ogni coalizione risolve un problema di controllo ottimale al
f
ine di calcolare in modo coordinato le azioni di controllo di tutti i veicoli appartenenti
al gruppo. L’approccio coalizionale di MPC proposto permette un’adattamento in tempo
reale alle condizioni operative del convoglio, riducendo al contempo i costi di comuni
cazione non necessari. La strategia non solo garantisce un accurato tracciamento delle
distanze di riferimento tra i veicoli, ma assicura anche la string stability del convoglio.
L’efficacia della strategia di controllo proposta è valutata in confronto con schemi di
controllo tradizionali: MPC centralizzato, decentralizzato e distribuito. I risultati di sim
ulazione del metodo coalizionale proposto hanno mostrato un equilibrio tra prestazioni di
controllo e costi di comunicazione, senza incrementare i tempi di calcolo. Pertanto, esso
rappresenta una soluzione di controllo valida e scalabile per l’implementazione reale di
convogli di veicoli autonomi.Autonomous vehicles have recently emerged as a promising technology for modern trans
portation systems. Particularly, in the context of longitudinal control, Collaborative
Vehicle Platoons (CVP) represent an innovative solution that reduces fuel and energy
consumption, optimizes road capacity, and enhances traffic safety through coordinated
formations. However, the practical implementation of these systems faces substantial
challenges, including the increasing computational complexity associated with controlling
large-scale platoons, as well as the inherent limitations of wireless vehicle-to-vehicle com
munications, which are affected by delays, packet losses, and dynamic environmental dis
turbances. These challenges are particularly problematic for conventional control schemes,
which lack of coordination adaptability and compromise system robustness under varying
operational conditions. To address these limitations, this thesis proposes a coalitional
Model Predictive Control (MPC) strategy for collaborative vehicles. It allows vehicles
to dynamically cooperate by forming subgroups, referred to as coalitions. Each coalition
solves an optimal control problem to compute control actions of all vehicles within the
group in a coordinated manner. The proposed coalitional MPC approach enables real-time
adaptation to the platoon’s operational conditions while reducing unnecessary commu
nication cost. The strategy not only ensures accurate tracking of inter-vehicle reference
distances, but also guarantees string stability of the platoon. The effectiveness of the pro
posed control strategy is evaluated against traditional control schemes: centralized MPC,
decentralized MPC, and distributed MPC. Simulation results of our proposed coalitional
method revealed balance between control performance and communication cost, without
increasing computation times. Therefore, it offers a viable and scalable control solution
for real-world implementation of autonomous vehicle platoons
BIOPhilly Resilience Hub: applying open building principles for an adaptable community center in the Lower South district of Philadelphia
No full textLAUREA SPECIALISTICA A CICLO UNICOLa nostra tesi esplora l'applicazione dei principi dell'Open Building nella progettazione di un Resilience Hub situato nel FDR Park di Philadelphia, come modalità di riutilizzo della storica casa della guardia. L'Open Building è un approccio architettonico che enfatizza la flessibilità, l'adattabilità e la partecipazione degli utenti nel tempo—valori fondamentali per creare strutture resilienti e capaci di rispondere ai bisogni mutevoli della comunità.
Il Resilience Hub è concepito come un centro comunitario multifunzionale, progettato per supportare i residenti sia nell'uso quotidiano che in situazioni di emergenza. Integrando la metodologia dell'Open Building, il progetto consente funzioni evolutive, sistemi modulari e livelli decisionali che danno potere sia agli occupanti attuali che a quelli futuri. Questo approccio non solo favorisce la resilienza ambientale e sociale a lungo termine, ma rafforza anche l'identità locale, permettendo alla comunità di modellare e rimodellare lo spazio nel tempo.
Inserito nel contesto dinamico del distretto Lower South di Philadelphia, il progetto risponde alle sfide climatiche, ai cambiamenti urbani e alla diversità della comunità attraverso un ambiente costruito che sia al tempo stesso reattivo e rigenerativo.Our thesis explores the application of Open Building principles
in the design of a Resilience Hub located in FDR Park, Philadelphia,
as a way of repurposing the historical guard house. Open
Building is an architectural approach that emphasizes flexibility,
adaptability, and user participation over time—core values
in creating structures that are future-proof and responsive to
changing community needs.
The Resilience Hub is envisioned as a multifunctional community
center designed to support residents during both everyday
use and emergency situations. By integrating Open Building
methodology, the design allows for evolving functions, modular
systems, and layers of decision-making that empower both
current and future occupants. This approach not only supports
long-term environmental and social resilience but also strengthens
local identity by allowing the community to shape and reshape
the space over time.
Set within the dynamic context of Philadelphia’s Lower South
district, this project responds to climate challenges, urban
change, and community diversity through a built environment
that is both responsive and regenerative
Interface evaluation of biomimetic mucus models on 3D-printed nasal casts
Full text linkLAUREA MAGISTRALEQuesto lavoro di tesi si concentra sullo sviluppo di idrogel alginato--mucina come modelli \textit{in vitro} del muco nasale, integrati in un calco della cavità nasale neonatale stampato in 3D. Sono state testate diverse soluzioni a base di alginato, variando la concentrazione di alginato, considerando al contempo la forza ionica tramite l’aggiunta di NaCl a livello fisiologico e includendo mucina per riprodurre più fedelmente la composizione del muco. Gli idrogel sono stati quindi ottenuti per gelificazione interna: uno strato di CaCO depositato per evaporazione del solvente è stato attivato con glucono--lattone (GDL); sono state preparate solo le composizioni di soluzione che imitavano più da vicino il muco fisiologico.
Le prove di spandimento (spreading) miravano a valutare la distribuzione della soluzione sulla superficie del calco. La valutazione dei solventi ha esaminato la copertura superficiale e l’evaporazione dei solventi volatili considerati per il deposito di CaCO. La microscopia ottica ha verificato l’omogeneità delle particelle di CaCO nel caso dell’acetone come solvente, poi selezionato. Le misure di viscosità delle soluzioni alginato--mucina hanno mostrato una forte dipendenza dalla concentrazione di alginato e un comportamento pseudoplastico (shear-thinning) costante, mentre l’aggiunta di NaCl ha modulato le interazioni tra catene in modo dipendente dalla concentrazione. L’inclusione della mucina ha aumentato la viscosità e accentuato le risposte non newtoniane, allineando ulteriormente le formulazioni al comportamento del muco nativo. Le prove di sweep in ampiezza hanno definito la regione viscoelastica lineare degli idrogel, e le prove di sweep in frequenza ne hanno confermato il comportamento di tipo gel, con il modulo di conservazione superiore al modulo di perdita su tutto l’intervallo di frequenze. Le analisi di pH hanno mostrato un’acidificazione iniziale delle soluzioni a pH 3--4, che si è stabilizzata nell’intervallo fisiologico di pH 5--6 dopo la gelificazione. Gli studi di adesione hanno infine dimostrato che l’idrogel ottimizzato di alginato--mucina--NaCl all’1\% formava uno strato uniforme e aderente sul calco nasale.This thesis work focuses on the development of alginate–mucin hydrogels as in vitro models of nasal mucus, integrated into a 3D-printed infant nasal cavity cast. Different alginate-based solutions were tested, varying in alginate concentration, while also considering ionic strength through the addition of NaCl at a physiological level and including mucin to better reproduce mucus composition. Hydrogels were then produced through internal gelation, in which a CaCO3 layer deposited by solvent evaporation was activated with glucono-δ-lactone (GDL), and were prepared only from the solution compositions that most closely mimicked physiological mucus.
Spreading tests aimed at assessing solution distribution on the cast surface. Solvent evaluation tested surface coverage and evaporation of volatile solvents considered for CaCO3 deposition. Optical microscopy verified CaCO3 particle homogeneity in the case of acetone as solvent, which was ultimately selected. Viscosity measurements of alginate–mucin solutions showed a strong dependence on alginate concentration and consistent shear-thinning behavior, while the addition of NaCl modulated chain interactions in a concentration-dependent manner. Mucin incorporation enhanced viscosity and intensified non-Newtonian responses, further aligning the formulations with native mucus behavior. Amplitude sweep tests defined the linear viscoelastic region of the hydrogels, and frequency sweep tests confirmed their gel-like behavior, with storage modulus remaining higher than loss modulus across the frequency range. pH analysis showed an initial acidification of the solutions to pH 3-4, which stabilized within the physiological range of pH 5-6 after crosslinking. Adhesion studies finally demonstrated that the optimized 1\% alginate-mucin-NaCl hydrogel formed a uniform, adherent layer on the nasal cast
Parametrizzazione in ambiente BIM di elementi cantieristici per il sollevamento
No full textLAUREA MAGISTRALELa progettazione e la standardizzazione di famiglie BIM (Building Information Modeling) per le macchine di sollevamento rappresenta una sfida cruciale per garantire efficienza, adattabilità e interoperabilità nei processi digitali di costruzione. Nonostante la crescente diffusione degli strumenti BIM, le macchine di sollevamento, come autogrù e gru a torre, sono spesso rappresentate attraverso modelli rigidi e poco adattabili, limitandone le possibili configurazioni operative e la quantità e qualità delle informazioni trasferite. In questo studio si propone una metodologia per lo sviluppo di famiglie BIM parametriche dedicate alle macchine di sollevamento, con particolare riferimento ad autogrù cingolate, autogrù gommate e gru a torre seguendo un approccio che si concentra sul raggiungimento di un elevato grado di flessibilità, consentendo ai modelli di adattarsi a diverse configurazioni strutturali e operative. L’interoperabilità è stata testata tramite il formato aperto IFC (Industry Foundation Classes), valutando coerenza, qualità e quantità delle informazioni trasferibili tra le diverse piattaforme software BIM Authoring. Le famiglie sviluppate sono state successivamente validate in un progetto reale, dimostrandone l’applicabilità e l’efficacia operativa. I risultati evidenziano che la realizzazione di famiglie BIM parametriche strutturate e flessibili per le macchine di sollevamento comportano una serie di vantaggi considerevoli come la possibilità di effettuare modifiche alle configurazioni operative del mezzo senza dover rimodellare da zero il mezzo, un corretto scambio informativo secondo gli standard internazionali IFC e una integrazione maggiore nei flussi di lavoro digitali.The design and standardization of Building Information Modeling (BIM) families for lifting equipment represent a crucial challenge in ensuring efficiency, adaptability, and interoperability within digital construction processes. Despite the widespread diffusion of BIM tools, lifting machines such as mobile cranes and tower cranes are often represented through rigid and poorly adaptable models, thereby limiting both their possible operational configurations and the quality and quantity of transferable information. This study proposes a methodology for the development of parametric BIM families dedicated to lifting machines, with reference to crawler cranes, truck cranes, and tower cranes, following an approach focused on achieving a high degree of flexibility and enabling models to adapt to different structural and operational configurations. Interoperability was tested using the open Industry Foundation Classes (IFC) format, assessing the consistency, quality, and quantity of information transferable across different BIM authoring platforms. The developed families were subsequently validated within a real project, demonstrating their applicability and operational effectiveness. The results show that the creation of structured and flexible parametric BIM families for lifting machines offers considerable advantages, such as the ability to modify operational configurations without remodeling the equipment from scratch, the correct exchange of information in accordance with international IFC standards, and improved integration within digital workflows
Analisi dell'impatto tecnico ed economico dell'installazione di sistemi di arresto EMAS (Engineered Materials Arresting Systems)
Full text linkLAUREA MAGISTRALENegli ultimi decenni, il trasporto aereo è cresciuto costantemente, consentendo a passeggeri e merci di percorrere lunghe distanze in tempi ridotti. L’aumento del traffico ha promosso lo sviluppo infrastrutturale e tecnologico degli aeroporti, parallelamente alla progettazione di velivoli più performanti ed efficienti.
In questo contesto, la sicurezza operativa è diventata prioritaria, soprattutto nelle fasi critiche di decollo e atterraggio, caratterizzate da un elevato rischio di overrun e undershoot, il cui impatto può essere mitigato tramite le Runway End Safety Areas (RESA), sebbene vincoli fisici o territoriali ne limitino spesso le dimensioni normative.
Questo lavoro si concentra sulla valutazione tecnica ed economica dell’installazione di un sistema di arresto EMAS (Engineered Materials Arresting System) come soluzione per mitigare i rischi derivanti da un overrun. Si dimostra come la progettazione possa rispondere ai requisiti normativi relativi alla progettazione, all’installazione e alla manutenzione, approfondendo le caratteristiche dei materiali, le capacità prestazionali e gli effetti sulla sicurezza di velivolo e occupanti. Viene inoltre proposta una classificazione degli EMAS secondo il contesto di installazione e un elenco di prove normalizzate per la verifica progettuale.
Particolare attenzione è rivolta alla sicurezza operativa offerta dal sistema d’arresto, indagando sui valori di decelerazione ammissibili per garantire la minimizzazione delle conseguenze potenziali di un overrun.
In ambito economico, si analizzano le metodologie di valutazione di un EMAS e delle alternative progettuali per conformare una RESA agli standard normativi, includendo stime dei costi di realizzazione e gestione. Infine, viene proposto un modello decisionale a supporto dei gestori aeroportuali nella definizione della soluzione progettuale più funzionale ed efficiente sulla base di vari criteri di valutazione, a seguito di una valutazione del rischio con l’inserimento di una nuova soglia nella matrice di rischio.
I risultati evidenziano come l’EMAS rappresenti una soluzione sicura, efficace ed economicamente vantaggiosa sotto molteplici punti di vista.In the last decades, air transport has grown steadily, allowing passengers and cargo to cover long distances in reduced times. The increase in traffic has driven the infrastructural and technological development of airports, alongside the design of more efficient and higher-performing aircraft.
In this context, operational safety has become a priority, particularly during the critical phases of takeoff and landing, which are characterized by a high risk of overrun and undershoot, whose impact can be mitigated through Runway End Safety Areas (RESA), although physical or territorial constraints often limit their regulatory dimensions.
This work focuses on the technical and economic evaluation of the installation of an EMAS (Engineered Materials Arresting System) as a solution to mitigate the risks arising from an overrun. It is shown how the design can meet the regulatory requirements concerning design, installation, and maintenance, exploring material characteristics, performance capabilities, and the effects on the safety of both the aircraft and its occupants. A classification of EMAS based on the installation context is also proposed, along with a list of standardized tests for design verification.
Particular attention is given to the operational safety provided by the arresting system, analyzing the allowable deceleration values to ensure the minimization of potential overrun consequences.
From an economic perspective, methodologies for evaluating EMAS and alternative solutions to conform a RESA to regulatory standards are analyzed, including estimates of construction and maintenance costs. Finally, a decision-making model is proposed to support airport operators in defining the most functional and efficient design solution based on various evaluation criteria, following a risk assessment with the inclusion of a new threshold in the risk matrix.
The results highlight that EMAS represents a safe, effective, and economically advantageous solution from multiple perspectives