POLITesi - Archivio digitale delle tesi di laurea e di dottorato (Politecnico di Milano)
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Cultivating modernism: the role of the Agricultural Faculty in Novi Sad's urban identity
No full textLAUREA MAGISTRALEQuesta tesi esamina lo sviluppo della pianificazione urbanistica e dell’architettura moderna a Novi Sad dal secondo dopoguerra fino agli anni Sessanta. Analizzando il contesto storico, le strategie urbane, le istituzioni di pianificazione e la produzione architettonica, la ricerca indaga come le idee del modernismo siano state tradotte nel contesto jugoslavo locale. Attraverso fonti d’archivio, piani urbanistici, pubblicazioni professionali e casi studio selezionati, la tesi individua temi chiave come la centralizzazione della pianificazione, il ruolo della cultura del concorso e la relazione in evoluzione tra architettura e Stato.
Il lavoro è articolato in diverse sezioni, a partire dal contesto storico e socio-politico di Novi Sad e della Jugoslavia. Viene analizzata in profondità la fondazione iniziale del servizio di pianificazione urbana, lo sviluppo dell’Istituto Urbanistico di Novi Sad e l’adozione dei piani regolatori generali del 1950 e del 1963. Particolare attenzione è riservata alla logica pianificatoria, alle politiche di zonizzazione e alle dimensioni ideologiche ed estetiche dell’urbanistica socialista.
Nonostante la sua rilevanza, il patrimonio architettonico moderno di Novi Sad è stato a lungo oscurato da un’attenzione culturale rivolta prevalentemente all’eredità ottocentesca della città. Molti edifici del dopoguerra e insiemi urbani che hanno modellato lo sviluppo della città rimangono poco riconosciuti sia nella ricerca accademica che nella narrazione pubblica. Tuttavia, l’architettura moderna ha avuto un ruolo fondamentale nella formazione dell’identità contemporanea di Novi Sad – visivamente, spazialmente e ideologicamente – articolando valori di progresso, equità sociale e modernizzazione urbana. Questa tesi sottolinea la necessità di rivalutare e valorizzare questo importante periodo della storia urbana della città.
La ricerca approfondisce inoltre la tipologia dell’edilizia abitativa moderna, le zone industriali, le infrastrutture verdi e la trasformazione dello spazio pubblico. Si evidenzia la connessione tra pianificazione urbanistica e identità istituzionale di Novi Sad come capitale della Vojvodina, nonché il ruolo della città nella rappresentazione della modernizzazione socialista. Alcuni casi studio architettonici selezionati mettono in luce l’intersezione tra progettazione, politica e vita quotidiana.
Un’attenzione particolare è riservata al caso studio della Facoltà di Agraria di Novi Sad, un edificio che incarna una reinterpretazione unica dei principi modernisti di Le Corbusier. Questa analisi comparativa evidenzia come le idee architettoniche internazionali siano state adattate al contesto locale, influenzate da clima, economia, cultura e tradizioni progettuali. Attraverso strategie formali, spaziali e materiche, l’edificio dimostra una sofisticata sintesi tra modernismo jugoslavo e pensiero architettonico globale.
Collegando la produzione architettonica a più ampie forze politiche, economiche e culturali, la tesi contribuisce al crescente corpus di studi sul modernismo jugoslavo e fornisce un ritratto dettagliato di come la modernità sia stata costruita localmente attraverso la pianificazione e la progettazione.This thesis examines the development of modern urban planning and architecture in Novi Sad from the post-World War II period through the 1960s. By analyzing historical context, urban strategies, planning institutions, and architectural production, the research investigates how modernist ideas were translated into the local Yugoslav framework. Through archival sources, urban plans, professional publications, and select case studies, the thesis identifies key themes such as the centralization of planning, the role of competition culture, and the evolving relationship between architecture and the state.
The work is structured into several sections, beginning with the historical and socio-political background of Novi Sad and Yugoslavia. The early establishment of the urban planning service, the development of the Urban Planning Institute of Novi Sad, and the adoption of general urban plans in 1950 and 1963 are explored in depth. Particular attention is given to planning logics, zoning policies, and the ideological and aesthetic dimensions of socialist urbanism.
Despite its significance, the modern architectural heritage of Novi Sad has long been overshadowed by a cultural focus on the city’s 19th-century legacy. Many of the postwar buildings and urban ensembles that shaped the city’s development remain underrecognized in both academic research and public narratives. Yet modern architecture played a key role in shaping Novi Sad’s contemporary identity, visually, spatially, and ideologically, by articulating values of progress, social equity, and urban modernization. This thesis highlights the need to reevaluate and appreciate this important period in the city’s urban history.
The research further considers the typology of modern housing, industrial zones, green infrastructure, and the transformation of public space. Emphasis is placed on the connection between urban planning and the institutional identity of Novi Sad as the capital of Vojvodina, as well as the city’s role in representing socialist modernization. Selected architectural case studies highlight the intersection of design, politics, and everyday life.
Special attention is given to the case study of the Agricultural Faculty in Novi Sad, a building that embodies a unique reinterpretation of Le Corbusier’s modernist principles. This comparative analysis highlights how international architectural ideas were adapted to the local context, influenced by climate, economy, culture, and planning traditions. Through formal, spatial, and material strategies, the building demonstrates a sophisticated synthesis of Yugoslav modernism and global architectural thought.
By linking architectural production to broader political, economic, and cultural forces, the thesis contributes to the growing body of research on Yugoslav modernism and provides a detailed portrait of how modernity was locally constructed through planning and design
Experimental data-driven energy analysis and optimization of a O-RAN Radio Unit
No full textLAUREA MAGISTRALENegli ultimi anni, il costante aumento dei consumi energetici e la crescente consapevolezza dell'impatto ambientale hanno spinto i ricercatori a ricercare soluzioni più sostenibili.
In particolare, nel contesto delle reti 5G, oggi sempre più diffuse, i livelli di consumo energetico richiesti sono diventati considerevoli, soprattutto in componenti come le Unità Radio (RU), in quanto direttamente responsabili della trasmissione e della ricezione dei segnali. Nel contesto del 5G, si inserisce l'architettura O-RAN, che mira a rendere le reti una nuova forma di rete in grado anche di contribuire a migliorare l'efficienza energetica.
Il seguente studio si propone di analizzare il consumo energetico di una O-RAN RU con l'obiettivo di proporre un algoritmo di ottimizzazione energetica. Per raggiungere questo obiettivo, è stato inizialmente creato un ambiente di test realistico in cui il consumo della RU è stato misurato in diverse condizioni: al variare del traffico di rete, della modulazione, del tipo di codifica e delle risorse radio utilizzate. I dati sono stati raccolti con strumenti che hanno consentito la ripetibilità degli esperimenti in un ambiente controllato e sono stati successivamente analizzati tramite strumenti statistici.
Sulla base dei risultati, è stata sviluppata una metodologia basata sulle risorse radio fisiche e sul livello di modulazione, dimostrando che è possibile ridurre il consumo energetico di una RU con una gestione più intelligente delle risorse di rete. Inoltre, questo lavoro dimostra come anche le reti mobili possano evolversi in modo più sostenibile, grazie alla combinazione di tecnologia, dati e attenzione all'ambiente.In recent years, the constant increase in energy consumption and the growing awareness of environmental impact have pushed researchers to search for more sustainable solutions.
In particular, in the context of 5G networks, which are increasingly widespread today, the levels of energy consumption required have become considerable, especially in components such as Radio Units (RU), as they are directly responsible for the transmission and reception of signals. In the context of 5G, the O-RAN architecture comes into play, which aims to make networks a new form of network that can also contribute to improving energy efficiency.
The following study aims to analyze the energy consumption of an O-RAN RU with the aim of proposing an energy optimization algorithm. To achieve this goal, a realistic test environment was initially created in which the RU consumption was measured in different conditions: varying network traffic, modulation, type of coding and radio resources used. The data were collected with tools that allowed the repeatability of the experiments in a controlled environment and were subsequently analyzed using statistical tools.
Based on the results, a methodology based on physical radio resources and modulation level has been developed, demonstrating that it is possible to reduce the energy consumption of a RU with a more intelligent management of network resources. Furthermore, this work demonstrates how mobile networks can also evolve in a more sustainable way, thanks to the combination of technology, data and attention to the environment
L_yf : sistema per l'allenamento della lucidità onirica
No full textLAUREA MAGISTRALEIl sogno lucido rappresenta un ambito di crescente interesse nel campo della psicologia, delle neuroscienze e del design esperienziale, poiché offre la possibilità di acquisire consapevolezza e controllo durante l’esperienza onirica. Raggiungere la lucidità nel sogno non solo apre a una maggiore comprensione di sé, ma può favorire l’elaborazione di emozioni, il superamento di paure e la sperimentazione creativa in uno spazio sicuro e personale. Tuttavia, nonostante l’esistenza di ricerche sulle basi neurobiologiche e sulle tecniche di induzione, manca ancora un approccio integrato che unisca il sapere scientifico alle opportunità offerte dal design del prodotto.
Questa tesi si propone di colmare tale lacuna, esplorando come il design possa supportare, accompagnare e valorizzare le pratiche legate al sogno lucido attraverso la progettazione di un sistema innovativo. L’indagine si articola in una revisione critica della letteratura multidisciplinare, in un benchmark di dispositivi esistenti e nello sviluppo di un kit composto da un wearable e da un oggetto ambientale, progettato mediante ricerca utente, analisi tecnologica e iterazione progettuale.
I risultati mettono in evidenza come la sinergia tra stimoli sensoriali, micro-rituali e interfacce simboliche possa favorire la consapevolezza onirica senza sostituirla con una logica meccanica, ma rafforzandone l’aspetto metacognitivo. Le implicazioni della ricerca riguardano sia il potenziale terapeutico e di crescita personale, sia la necessità di un design etico e responsabile, capace di interrogarsi sui limiti e le opportunità delle nuove tecnologie nella sfera della coscienza.Lucid dreaming is an area of growing interest in psychology, neuroscience, and experiential design, as it offers the possibility to achieve awareness and control during the dream experience. Achieving lucidity in dreams not only leads to greater self-understanding, but can also help process emotions, overcome fears, and enable creative experimentation in a safe and personal space. However, despite existing research on neurobiological foundations and induction techniques, there is still a lack of an integrated approach that combines scientific knowledge with the opportunities offered by product design.
This thesis aims to fill this gap by exploring how design can support, accompany, and enhance lucid dreaming practices through the creation of an innovative system. The investigation includes a critical review of multidisciplinary literature, a benchmark analysis of existing devices, and the development of a kit consisting of a wearable and an environmental object, designed through user research, technological analysis, and iterative design.
The results highlight how the synergy between sensory stimuli, micro-rituals, and symbolic interfaces can foster dream awareness without replacing it with a mechanical logic, but instead strengthening its metacognitive aspect. The implications of the research concern both the therapeutic and personal growth potential and the need for an ethical and responsible approach to design, capable of reflecting on the limits and opportunities of new technologies within the sphere of consciousness
Design and development of a water-resistant machine vision camera system featuring a machined aluminum enclosure and dual sensing capability for machining applications
No full textLAUREA MAGISTRALEQuesta tesi presenta la progettazione e lo sviluppo di un sistema compatto e resistente all’acqua per il monitoraggio in tempo reale delle operazioni di lavorazione all’interno di macchine utensili CNC. Il sistema integra un modulo videocamera e un microfono, consentendo l'acquisizione simultanea di dati visivi e acustici per un'osservazione completa del processo. Basato su una scheda Raspberry Pi, il sistema rappresenta una soluzione economica e flessibile, idonea all’integrazione in ambienti industriali. Dal punto di vista software, l’intero sistema è integrato nell’ambiente Raspberry Pi, sfruttando i vantaggi dell’architettura open-source, che garantisce un elevato grado di personalizzazione, uno sviluppo semplificato e un ampio supporto dalla comunità.
Il progetto si colloca nell’ambito dei sistemi di visione artificiale e, più in generale, nel contesto di Industria 4.0, che comprende automazione avanzata, visione artificiale, big data, cloud computing e tecnologie di apprendimento automatico, elementi che stanno trasformando radicalmente il panorama manifatturiero del futuro. Consentendo la raccolta di dati in tempo reale dal reparto produttivo, questo sistema contribuisce allo sviluppo di una piattaforma intelligente di monitoraggio, attualmente in fase di elaborazione da parte dei ricercatori del PoliMill Lab.
A differenza delle soluzioni commerciali esistenti che si concentrano esclusivamente sul monitoraggio visivo, il sistema qui presentato colma una lacuna significativa integrando sensori visivi e acustici in un’unica unità sigillata. Una dettagliata analisi comparativa dei prodotti commerciali ha guidato la fase progettuale, con particolare attenzione alla durabilità, compattezza e possibilità di aggiornamento. L’involucro protettivo è stato progettato per garantire affidabilità contro refrigerante, trucioli e polveri in ambienti di lavorazione particolarmente gravosi. Il design ingegneristico dell’involucro è stato sviluppato in coerenza con i metodi di produzione e le caratteristiche dei materiali disponibili presso il PoliMill Lab. Le due metà dell’involucro sono ricavate tramite fresatura CNC ad alta precisione da Al7075, una lega di alluminio leggera e resistente, per garantire le tolleranze necessarie alla resistenza all’acqua e alla durabilità in condizioni operative severe.
Il risultato di questa tesi è un sistema videocamera pronto per l’integrazione in macchine utensili CNC, in grado di supportare il monitoraggio visivo e acustico per un controllo avanzato dei processi.
Allineato con l’Obiettivo di Sviluppo Sostenibile 9 delle Nazioni Unite: “Industria, Innovazione e Infrastrutture”, questo progetto contribuisce all’evoluzione di sistemi manifatturieri intelligenti, resilienti e sostenibili. L’integrazione della doppia modalità di rilevamento in un’unità compatta ed economicamente accessibile facilita il monitoraggio in tempo reale dei processi e l’adozione di strategie di manutenzione predittiva, migliorando l’efficienza operativa, ottimizzando l’uso delle risorse e riducendo l’impatto ambientale. Inoltre, il sistema sostiene gli obiettivi di trasformazione digitale dell’Industria 4.0, abilitando decisioni guidate dai dati e offrendo una tecnologia accessibile soprattutto alle piccole e medie imprese (PMI). Tali contributi rispecchiano il consenso crescente sul fatto che soluzioni di monitoraggio intelligenti siano elementi fondamentali per un’innovazione sostenibile nella manifattura contemporanea.This thesis presents the design and development of a compact, water-resistant camera system intended for real-time monitoring of machining operations within CNC machine tools. The system integrates a camera module and a microphone, enabling both visual and acoustic data acquisition for comprehensive process observation. Built around a Raspberry Pi board, the system offers a cost-effective, flexible solution suitable for integration in industrial environments. From a software perspective, the entire system is integrated within the Raspberry Pi environment, leveraging the advantages of its open-source architecture to enable a high degree of customizability, streamlined development, and broad community-driven support.
The project falls within the scope of machine vision systems and the broader framework of Industry 4.0, which encompasses advanced automation, machine vision, big data, cloud computing, and machine learning technologies that together are transforming the future’s manufacturing landscape. By enabling real-time data collection from the shop floor, this system contributes to a larger intelligent monitoring platform currently under development by researchers at PoliMill Lab.
Unlike existing commercial solutions that focus solely on visual monitoring, this system addresses a critical gap by combining visual and acoustic sensing in a single, sealed unit. A detailed benchmarking of commercial products informed the design, with special emphasis on durability, compactness, and upgradeability. The enclosure will provide reliable protection against coolant, chips, and dust in harsh machining environments. The engineering design of the enclosure was developed in alignment with the manufacturing method and material characteristics available at the PoliMill Lab. The two enclosure halves are milled from Al7075, a durable and lightweight aluminum alloy, using high-precision CNC milling. This approach ensures the tight tolerances necessary for water resistance and durability under demanding conditions.
The outcome of this thesis is a machine vision–ready camera system tailored for integration within CNC machine tools, capable of supporting both visual and acoustic monitoring to enable enhanced process control.
Aligned with the United Nations Sustainable Development Goal 9: Industry, Innovation and Infrastructure; this project contributes to the advancement of intelligent, resilient, and sustainable manufacturing systems. By integrating dual-mode sensing into a compact and cost-effective unit, the system facilitates real-time process monitoring and predictive maintenance strategies, thereby improving operational efficiency, optimizing resource use, and reducing environmental impact. Furthermore, it supports the digital transformation goals of Industry 4.0 by enabling data-driven decision-making, particularly benefiting small and medium-sized enterprises (SMEs) through accessible and affordable technology. These contributions reflect the growing consensus that smart monitoring solutions are essential enablers of sustainable innovation in modern manufacturing
Collaborative robots maintenance and AI algorithms for trajectory identification in cobots
No full textLAUREA MAGISTRALEIl nuovo sviluppo del mondo industriale sta vivendo una trasformazione di paradigma, passando dalla rivoluzione industriale dell’automazione dell’Industria 4.0 al paradigma dell’Industria 5.0, più orientato all’uomo e alla sostenibilità. In questo contesto in evoluzione, i robot collaborativi, noti anche come cobot, stanno emergendo come una delle soluzioni chiave per una produzione flessibile, sicura e intelligente.
Questa tesi esplora l’integrazione dell’intelligenza artificiale (AI) nella manutenzione basata sulle condizioni (condition-based maintenance) dei robot collaborativi. La tesi è strutturata in due parti principali. Nella prima parte è stata condotta una revisione sistematica della letteratura (Systematic Literature Review, SLR) al fine di valutare i recenti progressi nella manutenzione basata sulle condizioni per i cobot. Seguendo le linee guida PRISMA, sono stati selezionati 14 articoli pubblicati a partire dal 2019, classificati in tre aree principali: rilevamento di guasti e anomalie, manutenzione collaborativa uomo-robot, e gestione della salute e prognostica (PHM) e manutenzione predittiva (PM).
La seconda parte della tesi presenta l’analisi e la valutazione di tre modelli di algoritmi di intelligenza artificiale: Reti Neurali Bayesiane (BNN), Monte Carlo Dropout e Deep Ensemble, per l’identificazione delle traiettorie nei cobot in condizioni sia normali che di guasto. È stata integrata l’incertezza epistemica, misurata attraverso l’entropia predittiva utilizzando una soglia basata sull’intervallo interquartile (tau1), al fine di distinguere tra traiettorie note (classi 0, 1 e 2) e traiettorie sconosciute (classe 3), migliorando così l’affidabilità e la sicurezza del modello in ambienti industriali dinamici.
I risultati hanno dimostrato che tutti e tre gli algoritmi sono in grado di identificare efficacemente le traiettorie note e di segnalare quelle sconosciute tramite una soglia di entropia. I modelli Deep Ensemble e BNN hanno raggiunto la massima accuratezza media, rispettivamente del 90,8% e 90,7%, mentre il Monte Carlo Dropout ha ottenuto un’accuratezza media inferiore, pari all’89,7%.The new development of the industrial world is undergoing a transformation in paradigm from the automation industrial revolution Industry 4.0 to the Industry 5.0 paradigm, which is more human-friendly and sustainable. In this changing environment, collaborative robots also called cobots have become one of the key solutions in flexible, safe, and intelligent manufacturing.
This thesis explores the integration of artificial intelligence (AI) into the condition-based maintenance of collaborative robots (cobots). The thesis is structured in two main parts. First, a systematic literature review (SLR) was conducted in order to evaluate recent progress in the condition-based maintenance for cobots. Following PRISMA guidelines, the final selected articles were 14 articles that published since 2019 and they were categorized into three main Areas: fault and anomaly detection, human-robot collaborative maintenance, and prognostics and health management (PHM) and predictive maintenance (PM).
The second part of the thesis presents the analysis and evaluation of three AI algorithms model; Bayesian Neural Networks (BNN), Monte Carlo Dropout, and Deep Ensembles, for trajectory identification in cobots under both healthy and faulty conditions. integrating epistemic uncertainty that measures through predictive entropy using an IQR threshold (tau1) to distinguish know trajectories (classes 0 1 and 2) and unknown trajectories (class3), thereby improving model reliability and safety in dynamic industrial environments.
The results proved that all three algorithms can effectively identify known trajectories while flagging unknown trajectories using an entropy threshold. Deep Ensembles and BNN achieved the highest average accuracy of 90.8% and 90.7% respectively, while Monte Carlo Dropout achieved the least average accuracy of 89.7%
Estrarre conoscenza, generare relazioni : recupero ambientale e rigenerazione funzionale: progetto di ampliamento del polo universitario di Dalmine all'interno di una cava dismessa
No full textLAUREA MAGISTRALECome integrare il settore dell’attività estrattiva con il suo contesto urbano e paesaggistico? Le scelte compiute in passato nella realizzazione dei siti estrattivi e degli impianti di lavorazione dei materiali raramente sono state guidate da una visione di lungo periodo, capace di immaginare il futuro del paesaggio circostante. Oggi, invece, ci troviamo di fronte alla necessità urgente di affrontare le conseguenze ambientali di quella stagione di crescita e costruzione accelerata che ha caratterizzato i decenni dei picchi economici del nostro Paese.
In questo quadro, il tema della riqualificazione delle cave dismesse assume una centralità assoluta. Secondo il Rapporto Cave 2021 di Legambiente, in Italia si contano 4.168 cave autorizzate e ben 14.141 cave dismesse o abbandonate, circa 4.000 in più rispetto al 2008. Questi numeri testimoniano la dimensione critica del fenomeno, ma anche l’urgenza e il potenziale che deriva da tali spazi: luoghi che da ferite territoriali possono diventare opportunità di rigenerazione ambientale e sociale.
Il progetto di tesi prende avvio da una cava dismessa situata nel territorio di Mariano sul Brembo, frazione di Dalmine (BG), e assume questo vuoto estrattivo come primo pilastro di riflessione: trasformare una porzione di paesaggio compromesso in risorsa, attivando strategie di recupero capaci di restituire valore ecologico e culturale al sito.
Il secondo pilastro riguarda la necessità concreta e sempre più pressante di ampliare il polo universitario dell’Università di Bergamo. Negli ultimi anni, infatti, l’ateneo ha visto crescere in modo significativo il numero di iscritti, ponendo il tema di nuovi spazi per la didattica, lo studio e la residenzialità studentesca. La cava dismessa diventa quindi occasione per accogliere un progetto che unisce formazione, ricerca e vita comunitaria, consolidando il ruolo dell’università come motore di sviluppo e innovazione per l’intero territorio.
Il terzo pilastro si lega al più ampio disegno urbano e ambientale di Dalmine, che negli ultimi anni ha avviato la costruzione di un corridoio verde in grado di ricucire aree frammentate, restituendo continuità ecologica e spazi di fruizione pubblica. L’inserimento del nuovo polo universitario in questa rete di spazi aperti permette di rafforzare la connessione tra natura, città e comunità, in un’ottica di sostenibilità e di inclusione sociale.
La tesi si sviluppa attraverso una prima fase teorica, volta ad approfondire i temi dell’attività estrattiva, le normative vigenti e le tecniche di recupero, seguita da una fase pratica di definizione progettuale. L’approccio adottato si fonda sulla filosofia del Green Building Rating System (GBRS), perseguendo un recupero integrale della cava e un modello edilizio capace di raggiungere gli obiettivi europei di riduzione dei rifiuti da costruzione e demolizione e di efficienza energetica. Il progetto prevede non solo aule e residenze per studenti, ma anche spazi flessibili e reversibili, in linea con i principi del reversible building design, con l’obiettivo di costruire un complesso a “energia quasi zero”, adattabile alle esigenze future e in stretta relazione con il paesaggio e il tessuto urbano circostante.How can the extractive industry be integrated with its urban and landscape context? The choices made in the past during the construction of quarry sites and material processing plants were rarely guided by a long-term vision capable of imagining the future of the surrounding landscape. Today, however, we are faced with the urgent need to address the environmental consequences of that season of accelerated growth and construction which characterized the decades of economic peaks in our country.
In this context, the issue of quarry redevelopment takes on absolute centrality. According to the Rapporto Cave 2021 by Legambiente, in Italy there are 4,168 authorized quarries and as many as 14,141 abandoned or dismissed quarries, about 4,000 more than in 2008. These figures highlight both the critical dimension of the phenomenon and the urgency and potential deriving from such spaces: places that, from territorial wounds, can become opportunities for environmental and social regeneration.
The thesis project starts from a dismissed quarry located in the territory of Mariano sul Brembo, a district of Dalmine (BG), and takes this extractive void as the first pillar of reflection: to transform a portion of compromised landscape into a resource, by activating recovery strategies capable of restoring ecological and cultural value to the site.
The second pillar concerns the concrete and increasingly pressing need to expand the University of Bergamo campus. In recent years, the university has experienced a significant increase in student enrollment, raising the issue of new spaces for teaching, studying, and student housing. The dismissed quarry thus becomes an opportunity to host a project that combines education, research, and community life, consolidating the role of the university as a driver of development and innovation for the entire territory.
The third pillar is connected to the broader urban and environmental framework of Dalmine, which in recent years has initiated the creation of a green corridor capable of reconnecting fragmented areas, restoring ecological continuity and public use spaces. The integration of the new university campus into this network of open spaces strengthens the connection between nature, city, and community, in a perspective of sustainability and social inclusion.
The thesis develops through an initial theoretical phase, aimed at exploring the themes of extractive activity, current regulations, and recovery techniques, followed by a practical phase of design definition. The adopted approach is based on the philosophy of the Green Building Rating System (GBRS), pursuing a comprehensive recovery of the quarry and a building model capable of meeting European targets for reducing construction and demolition waste and for energy efficiency. The project foresees not only classrooms and student residences, but also flexible and reversible spaces, in line with the principles of reversible building design, with the goal of creating a nearly zero-energy building, adaptable to future needs and in close relation to the landscape and the surrounding urban fabric
Modeling and analysis of a hybrid UAV power system under nominal and fault conditions
No full textLAUREA MAGISTRALELa crescente domanda per droni senza pilota con elevata autonomia e basso impatto am-
bientale ha portato alla ricerca di sistemi propulsivi alternativi rispetto ai motori conven-
zionali basati su combustibili fossili. Questi ultimi sono limitati dalla capacità di storare
carburante a bordo, limitando l’autonomia di volo e la flessibilità delle operazioni. Per
superare queste limitazioni, architetture ibride contenenti fonti diverse di energia rappre-
sentano una soluzione promettente. L’integrazione di diverse fonti di potenza necessita
lo sviluppo di avanzati sistemi di monitoraggio che possano garantire l’affidabilità, la
disponibilità e la sicurezza durante tutte le fasi della missione. In questo contesto, il pro-
getto AIr-ENEMON ha l’obiettivo di sviluppare un Health and Usage Monitoring System
(HUMS) basato su modelli digital twin (DT) e algoritmi di intelligenza artificiale. Questa
tesi rappresenta la fase iniziale del progetto, concentrandosi sulla modellazione e l’analisi
di un sistema di alimentazione ibrido per UAV, composto da una batteria agli ioni di
litio, una cella a combustibile a membrana a scambio protonico e pannelli fotovoltaici. I
modelli DT sono sviluppati specificamente nell’ambiente MATLAB/Simulink per ciascun
sottosistema, al fine di riprodurne accuratamente il comportamento in applicazioni reali,
sia in condizioni nominali che in presenza di eventuali danni. Una volta validati, questi
modelli vengono integrati in un modello completo del sistema ibrido, consentendo una va-
lutazione approfondita delle prestazioni complessive del sistema in diversi scenari di volo,
sia in condizioni normali sia in presenza di guasti. I risultati dimostrano che il modello
è in grado di replicare fedelmente il comportamento del sistema reale nelle varie con-
dizioni operative. Inoltre, gli output delle simulazioni forniscono una base affidabile per
la generazione di un dataset, che supporterà l’addestramento degli algoritmi diagnostici
e prognostici nelle successive fasi del progetto.The growing demand for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) with extended endurance
and reduced environmental impact has driven the investigation of alternative power sup-
ply systems as substitutes for conventional propulsion architectures based on fossil fuels.
Conventional engines are inherently limited by onboard fuel capacity, which constrains
both flight endurance and operational flexibility. To overcome these limitations, hybrid
electric architectures that integrate multiple energy sources have emerged as a promising
solution. However, the integration of different power sources necessitates the development
of advanced monitoring strategies that can ensure their reliability, availability and safety
during all phases of the mission. Within this framework, the AIr-ENEMON project aims
to develop a health and usage monitoring system (HUMS) based on digital twin (DT)
models and artificial intelligence algorithms. This thesis constitutes the initial phase of
the project, focusing on the modeling and analysis of a hybrid UAV power system com-
prising a lithium-ion (Li-ion) battery, a Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cell,
and photovoltaic (PV) panels. Digital twin models are specifically developed within the
MATLAB/Simulink environment for each subsystem to accurately capture their behav-
ior in real-world applications, both in healthy conditions and when affected by potential
damage. Once validated, these models are integrated into a complete hybrid system
model, enabling a thorough evaluation of overall system performance across various flight
scenarios under both nominal and fault conditions. The results demonstrate that the
model accurately replicates the behavior of the real system under different operational
conditions. Additionally, the simulation outputs provide a reliable foundation for gener-
ating a dataset, which will support the training of diagnostic and prognostic algorithms
in subsequent phases of the project
New concept for sustainable space operations: Thermite-for-Demise (T4D)
No full textDOTTORATOUn nuovo concetto di Design-for-Demise (D4D), chiamato Thermite-for-Demise (T4D), punta ad utilizzare le proprietà dei materiali energetici per supportare la distruzione di sistemi spaziali durante il rientro atmosferico. Il suo obiettivo, come del resto quello del D4D in generale, è quello di ottenere una strategia sicura ma economica per il decomissionamento dei satelliti operanti in orbita bassa. Sebbene il rientro atmosferico alla fine della vita utile del satellite sia necessario per limitare la crescita degli space debris, le persone e i beni a terra potrebbero essere messi in pericolo dai sistemi spaziali che non si distruggono completamente durante il rientro. Per mitigare questo rischio, il concetto T4D propone l'utilizzo di alcune particolari miscele pirotecniche chiamate termiti. Le termiti sono miscele di metalli e ossidi metallici, tipicamente in forma di polvere, capaci di reagire esotermicamente e di autosostenere la loro reazione se sottoposte a un adeguato stimolo energetico. La loro reazione è caratterizzata da un'alta temperatura adiabatica di fiamma e la loro alta densità le rende interessanti per applicazioni che debbano essere compatte. Inoltre, diversi parametri possono essere utilizzati per influenzare la loro reattività e il risultato della loro reazione, come ad esempio la frazione di prodotti gassosi generati. Tra questi parametri, si ricordano la formulazione, la granulometria e i processi produttivi. Nonostante diversi concetti relativi all'uso di questi materiali per aiutare la distruzione di sistemi spaziali siano stati proposti nell'ultimo decennio, il loro possibile uso per applicazioni di D4D è stato ad oggi ancora poco studiato.
Uno studio sistematico di questo argomento è presentato in questa tesi. Per studiarne gli aspetti fondamentali, si è selezionato un concetto di integrazione semplice, basato sull'inserimento di termiti in forma di polvere negli spazi strutturali di componenti spaziali. Partendo da considerazioni termochimiche e di sicurezza, si è scelta una miscela di alluminio ed ematite per una campagna sperimentale culminante in una serie di test presso la galleria del vento ipersonica ad alta entalpia L2K di DLR. Usando tecniche di attivazione meccanica ad alta energia, si è creato un portafoglio di formulazioni capaci di reagire in modo passivo se esposte a una temperatura compresa tra i 700 e i 1500 K. Test in piccola scala condotti presso il Politecnico di Milano hanno quantificato l'efficacia di scambio termico tra una carica di termite ed il suo contenitore, ottenendo un valore pari al 60%. Successivamente, si sono realizzati diciassette test in galleria del vento su mock-up di acciaio dalla forma semplice parzialmente riempiti di termite, al variare di geometria, formulazione, riempimento e carico termico. L'ignizione passiva della carica è avvenuta in tutti i test, a una temperatura analoga a quella misurata precedentemente in laboratorio. In alcuni casi, il calore rilasciato dalla termite ha provocato la parziale distruzione dei mock-up. I test hanno permesso di riconoscere il ruolo centrale giocato dalla generazione di specie gassose, che spesso è risultata in una diminuzione delle prestazioni di scambio termico e nella parziale espulsione della carica pirotecnica. L'analisi tomografica, radiografica e XRD dei campioni ha evidenziato la tendenza dei prodotti di reazione a segregare, formando una matrice fragile e porosa (probabilmente a base di alluminio) in cui sono disperse delle più dense gocce risolidificate (probabilmente a base di ferro). Si è inoltre esteso il software di rientro dell'ESA SCARAB con un modulo dedicato alla rappresentazione degli effetti di una carica interna di termite sul processo di distruzione dei satelliti in fase di rientro. Questo software è stato utilizzato per ricostruire i test in galleria, ottenendo nella maggior parte dei casi una descrizione soddisfacente di questi in termini di ignizione della carica e di calore trasferito al mock-up. Tuttavia, alcuni fenomeni restano ancora da descrivere: tra questi, l'isolamento termico provocato dalla presenza della carica pirotecnica, la combustione intermittente osservata in alcuni casi e l'eiezione parziale di materiale. Infine, la versione estesa di SCARAB e un nuovo codice di rientro object-oriented sviluppato durante la realizzazione di questo lavoro (TRANSIT) sono stati utilizzati per una serie di simulazioni di rientro per studiare gli effetti che una carica interna di termite potrebbe avere derante il rientro di sistemi spaziali dalle forme semplici. Per i casi studio selezionati, una riduzione della massa impattante al suolo si è osservata per efficienze di scambio termico superiori al 40%. Inoltre, un'ottimizzazione tramite l'uso di un algoritmo genetico è stata condotta su TRANSIT. Senza considerare gli effetti indotti dalla frammentazione, i risultati suggeriscono che la migliore strategia consista in un rilascio di entalpia da parte della carica pirotecnica quanto più vicino possibile all'istante in cui il sistema spaziale raggiunge la sua massima temperatura.Thermite-for-Demise (T4D) is a novel Design-for-Demise (D4D) concept leveraging the properties of energetic materials to aid spacecraft demise during re-entry. Its objective, and more broadly the one of D4D, is to provide solutions to reach a safe but economically sound end-of-life strategy for space systems operating in Low Earth Orbit. While their decommissioning through de-orbiting is necessary to avoid the proliferation of space debris, people and assets on the ground could be endangered by spacecraft that do not completely ablate during the re-entry phase.
Energetic materials, and more specifically thermites, could provide a solution for this. Thermites are mixtures of metals and metal oxides, usually in powder form, which can react exothermically and in a self-sustaining way if a proper energetic stimulus is provided. Their reaction is characterized by a high adiabatic flame temperature and their high energetic density makes them appealing for compact applications. Moreover, several tuning leverages such as formulation, granulometry, and production processes can influence their reactivity and the outcomes of the reaction (e.g., the fraction of gaseous products). While several concepts have been proposed during the last decades on the use of these materials to provide additional enthalpy to a re-entering spacecraft or to control its fragmentation sequence, their potential use for D4D applications is still largely unexplored.
In this work, a systematic study on this topic is presented. A simple integration concept, based on the integration of free-flowing thermite in the structural voids of spacecraft components, was selected to investigate the most fundamental aspects of this technology. From thermochemical and safety considerations, a mixture of aluminum and hematite was selected for tests up to an experimental campaign conducted at DLR's high-enthalpy hypersonic wind tunnel L2K. Mechanical activation was used to tune thermite reactivity, and a portfolio of formulations capable of passive ignition in a temperature range from 700 to 1500 K was obtained. Lab-scale tests quantified the heat transfer efficiency from a reaction thermite to its enclosing vessel to 60%. Then, seventeen wind tunnel tests were conducted on simple-shaped steel mock-ups containing thermite to study its impact on the demise process, varying geometry, thermite formulation, filling level, and heat load. Passive ignition was verified in all tests involving thermite, in the same temperature range as observed at the lab-scale experiments. In some cases, the internal thermite charge induced partial demise of the samples. Gas generation was recognized to have a detrimental effect for this integration strategy, leading to significant pressure buildup and to the ejection of part of the energetic material. Tomography, radiography, and XRD analysis revealed the tendency of the thermite products to segregate, resulting in a porous and fragile matrix (probably Al-based) in which solidified droplets (probably Fe-based) are dispersed. ESA's re-entry software SCARAB was extended with a thermite-dedicated model, which was used to rebuild the wind tunnel campaign. This numerical tool successfully described the ignition and effects of the thermite in the majority of cases, even if some phenomena such as the internal insulation due to the thermite presence, intermittent combustion, and partial ejection of reactive material were not included in the model. Then, the extended SCARAB software and a novel object-oriented code developed during this thesis, named TRANSIT, were used to simulate the effects that an internal thermite charge could have on simple-shaped spacecraft components during re-entry. For the selected test cases, the numerical tools predicted a benefit in terms of mass impacting on the ground for heat transfer efficiencies as low as 40%. Moreover, a genetic algorithm optimization conducted using TRANSIT suggests that the best strategy for this kind of application, not considering the effects of fragmentation, is a late and brief enthalpy release from the thermite, occurring as close as possible to the moment in which the spacecraft reaches its maximum temperature during re-entry.DIPARTIMENTO DI SCIENZE E TECNOLOGIE AEROSPAZIALI37QUADRIO, MAURIZIOCOLOMBO, CAMILL
Experiencing Porta Nuova: a flaneur's promenade through global capital and urban memory
No full textLAUREA MAGISTRALELa tesi esamina la trasformazione socio-spaziale di una delle aree più significative di Milano oggi. Porta Nuova rappresenta uno dei più importanti progetti di riqualificazione urbana in Italia. Molti interrogativi sono stati sollevati su come questa trasformazione abbia rimodellato il tessuto urbano e l’identità della città.
La ricerca mira a comprendere e svelare gli strati più profondi del rinnovamento urbano su larga scala. La tesi affronta le questioni della gentrificazione, dello sfollamento, dell’identità e delle narrazioni che etichettano l’area. Milano, con la sua complessa storia postindustriale, si è evoluta in una città globale competitiva. Tracciarne la traiettoria richiede l’esame delle forze socio-economiche che ne hanno plasmato la forma attuale. Analizzare Milano attraverso la lente di una delle città globali d’Europa rivela numerose discussioni su accessibilità, organizzazione spaziale e significato simbolico, che evidenziano per chi è stata progettata la città. Il progetto presenta numerose contraddizioni: lo spazio rivendica l’apertura ma limita la spontaneità, promuove la sostenibilità celebrando l’innovazione, ma silenziando la storia.
Comprendere la tensione del luogo e interagire con esso è possibile solo attraverso metodologie artistiche e interdisciplinari, che introducono la scrittura del sito e frammenti di memoria per entrare in contatto con lo spazio e sperimentare gli strati sottostanti la rappresentazione superficiale del progetto. In particolare, l’obiettivo è costruire una narrazione più incarnata, che si forma attraverso l’osservazione e la passeggiata nello spazio. Questo approccio consente una comprensione più sfumata della città, rivelando le complesse narrazioni di coloro che abitano, attraversano o sono esclusi da questi spazi.
In definitiva, la tesi postula che solo attraverso metodi creativi, critici e interdisciplinari possiamo scoprire le geografie nascoste delle città contemporanee, dove capitale, memoria e identità si ridefiniscono continuamente.The thesis examines the socio-spatial transformation of one of Milan’s most significant areas today. Porta Nuova re resents one of the most important urban redevelopment projects in Italy. Many questions have been raised about how this transformation reshaped the city’s urban fabric and identity.
The research aims to understand and reveal deeper layers of large-scale urban renewal. The thesis engages with the questions of gentrification, displacement, identity, and narratives labeling the area. Milan, with its complex post-industrial history, has evolved into a competitive global city. Tracing its trajectory requires examining the socio-economic forces that have informed its current form. Analyzing Milan through the lens of one of Europe’s global cities reveals numerous discussions about accessibility, spatial organization, and symbolic meaning, which highlight who the city is designed for. There are many contradictions present in the project; the space claims openness but limits spontaneity, and advocates sustainability while celebrating innovation, but silences history.
Understanding the tension of the place and engaging with it is possible only through artistic and interdisciplinary methodologies, which introduce site writing and fragments of memory to engage with the space and experience the layers beneath the superficial representation of the project. In particular, the aim is to construct a more embodied narrative that is formed by observation and promenading through the space. The approach enables a more nuanced understanding of the city, revealing the complex narratives of those who inhabit, pass through, or are excluded from these spaces.
Finally, the thesis posits that only through creative, critical, and interdisciplinary methods can we uncover the hidden geographies of contemporary cities, where capital, memory, and identity continually redefine themselves
Register-oriented verification and documentation flow for digital designs
No full textLAUREA MAGISTRALEL'aumento della complessità dei dispositivi digitali, con il conseguente aumento del numero di registri utilizzati, ha reso sempre più centrale nel processo di verifica digitale il ruolo dei registri. Sebbene esistano strumenti e strutture che assistono la verifica dei registri, come il Register Abstraction Layer (RAL) fornito dalla Universal Verification Methodology (UVM), ci sono ancora alcune problematiche per cui non esiste un approccio ben definito e documentato. Il processo di verifica deve assicurare che il comportamento del Device Under Test (DUT) sia coerente con ciò che è definito da un modello di riferimento, tipicamente ottenuto dalla documentazione che accompagna il DUT. Non esiste però una metodologia che permetta di controllare che la documentazione sia completa e, soprattutto, corretta. Allo stesso tempo, anche con una documentazione perfetta, esiste il problema di non riuscire a garantire che tutti gli scenari possibili siano stati considerati, assieme alla difficoltà di tracciare con precisione il progresso del processo di verifica in progetti di grandi dimensioni. Sebbene generalmente la valutazione di questi aspetti è lasciata all'esperienza del team di verifica, l'obiettivo di questa tesi è di esplorare la possibilità di estrarre informazioni legate a queste criticità direttamente dalle mappe di registri, poiché dovrebbero contenere la maggior parte, se non la totalità, delle informazioni relative al comportamento del dispositivo.The growth in complexity of modern digital devices, which results in an increase of the overall number of registers, made register verification a central and challenging aspect of the overall device development process. Whilst tools and frameworks specifically structured to aid register verification, like the Register Abstraction Layer provided by the Universal Verification Methodology already exist and are nowadays widely utilized, there are still issues that do not yet have a properly documented and accepted way of being tackled. The verification process needs to check that the behavior of the device under test (DUT) is coherent with the one provided by some sort of model, which usually is extracted from the documentation that accompanies the DUT itself, but there is still no clear way in which we can ensure that the provided documentation is complete and, most importantly, correct. At the same time, even with perfect documentation, there is still the issue of being unable to guarantee that all possible scenarios have been accounted for, together with the difficulty in tracking the progress of what has been checked in large projects. While generally the evaluation of these aspects is left to the expertise of the verification team, the goal of this thesis is exploring the possibility of extracting information related to these critical aspects from the register maps (regmaps) themselves, since it should contain most, if not all, the information related to the device behavio