scopri uno strumento molto comodo da utilizzare in laboratorio e semplice da costruire
Water Chiller
In qualsiasi laboratorio prima o poi nasce la necessità di avere un fluido di raffreddamento che la maggior parte delle volte è acqua, per non doversi approvvigionare direttamente dal rubinetto e sprecare così grandi volumi di acqua si può usare un water chiller.
Il chiller è un serbatoio che raffredda l’acqua contenuta al suo interno e che può avere dei connettori per permettere all’acqua di circolare in altre apparecchiature che hanno la necessità di essere raffreddate.
L’esempio classico di apparecchiature da laboratorio che devono essere raffreddate sono i condensatori e i reattori incamiciati per reazioni chimiche. Questi strumenti fanno parte della vetreria classica per eseguire sintesi e distillazioni.
Di solito si collegano con due tubi di gomma al rubinetto dell’acqua potabile e allo scarico del lavandino. L’acqua che scorre al loro interno dissipa il calore.
Questo sistema molto diffuso che usa l’impianto civile spreca una quantità molto elevata di acqua potabile che può essere usata per altri scopi. Per evitare questo spreco si utilizza un water chiller.
L’acqua dentro al serbatoio del chiller circola all’interno di tutti i dispositivi che richiedono un raffreddamento.
Al termine dello scambio di calore l’acqua ritorna di nuovo all’interno del serbatoio per essere nuovamente raffreddata. Con questo sistema non si spreca acqua, ma si riutilizza la stessa per moltissimi cicli.
Alcuni chiller permettono di avere un accesso diretto al serbatoio dell’acqua, ciò permette di usare tali strumenti come bagnomaria raffreddanti.
Si aggiungono diversi additivi all’acqua contenuta all’interno del water chiller per evitare la proliferazione di microorganismi e per raggiungere temperature molto basse evitando il congelamento.
Gli additivi possono essere:
- un biocida per la conservazione
- del glicole propilenico come antigelo
- degli inibitori di corrosione per evitare che parti metalliche vangano corrose dal liquido di raffreddamento.
L’unica necessità di questa apparecchiatura che stiamo per costruire è una fonte di energia elettrica.
È molto importante la scelta del sistema di raffreddamento perché determina l’efficienza energetica del water chiller. Con dei cicli di lavoro lunghi bisogna avere un occhio di riguardo non solo al minore consumo di acqua ma anche al più basso consumo di energia elettrica.
Costruzione* del water chiller
Per costruire un water chiller servono:
- frigo portatile per bevande
- 2 tubi di acciaio G 1/4 filettati ad entrambe le estremità lunghezza 100mm
- 2 raccordi portagomma G 1/4 femmina 12mm barb
- 2 raccordi portagomma G 1/4 femmina 10mm barb
- 1 raccordo a gomito G 1/4
- tubo in silicone diametro esterno 12mm spessore 1,5 mm
- 1 scatola di derivazione 158 x 90 x 60 mm
- 1 varialuce SCR 220V
- 1 pompa da acquario 220V
- 1 interruttore bipolare
- 1 cavo bipolare con spina
- connettori faston
Il frigorifero portatile deve avere un sistema di raffreddamento a compressore e non con cella di Peltier, questo permette di avere un migliore rendimento. L’abilità di raggiungere differenze di temperature più basse in maniera più efficiente ha però uno svanteggio: il maggiore ingombro.
La prima cosa da fare è praticare 3 fori nel frigorifero portatile facendo attenzione a non bucare la serpentina che circonda la camera refrigerata. Per evitare spiacevoli inconvenienti prima dei fori si rimuove un po’ di isolamento laterale per individuare un punto libero dove praticare i fori.
Si procede manualmente con molta delicatezza per evitare danni alla serpentina e fuoriuscite di gas. Tutte le operazioni vanno effettuate SENZA ALIMENTAZIONE ELETTRICA all’apparecchiatura e soprattutto lontano da fiamme libere o scintille.
In base al diverso modello di frigorifero portatile bisogna trovare il punto giusto, anche per frigoriferi dello stesso modello possono esserci delle leggere differenze perciò bisogna sempre verificare
Di seguito si vede la foto della parete laterale del frigorifero portatile dove verranno praticati i fori: due da 12mm per il ricircolo dell’acqua e uno più piccolo da 5mm per l’alimentazione della pompa ad immersione.
Indicativamente i fori sono distanti dal bordo superiore 4 cm e sono separati tra loro di 4 cm
Dai fori praticati sulla parte superiore della fiancata del frigo si inseriscono i tubi in acciaio e il filo della pompa ad immersione, si riempie lo spazio vuoto con l’isolante tolto in precedenza e si richiude il coperchio del frigorifero.
I tubi sono fissati alle pareti del frigorifero sia nella parte interna che nella parte esterna con della colla bicomponente epossidica. Con il teflon su tutte le filettature si montano i giunti e i portagomma ai tubi: per quello di mandata si utilizzano solo i portagomma (internamente da 12 mm ed esternamente da 10mm) mentre per il tubo di ritorno nella parte interna si monta anche una curva a gomito rivolta verso il basso.
Al tubo di mandata si collega la pompa ad immersione con 10 cm di tubo di silicone, si riporta il risultato nell’immagine di seguito.
Completata la parte idraulica si continua con la parte elettrica di controllo della pompa ad immersione per acquario.
Dentro la scatola di derivazione di mette fa arrivare il filo della pompa ad immersione collegato al variatore SCR. Quest’ultimo avrà in entrata in serie un interruttore bipolare con spia ed il filo di alimentazione che si collegherà all’alimentazione domestica. N.B. tutti i collegamenti vanno eseguiti da personale competente e soprattutto vanno eseguiti senza alimentazione della rete domestica.
Di fianco è riportata una foto dello schema elettrico semplificato per montare l’SCR con l’interruttore e il potenziometro per variare la velocità della pompa e l’alimentazione del frigorifero.
In parallelo al circuito di alimentazione dell’SCR a monte dell’interruttore bipolare si può collegare il filo di alimentazione del frigorifero.
Si può mettere l’alimentazione del frigorifero anche a valle dell’interruttore bipolare così da comandare entrambi i carichi con lo stesso interruttore.
Nel nostro caso il frigorifero dopo l’alimentazione 230V monta un alimentatore switching che abbassa la tensione a 24V DC.
Terminati tutti i collegamenti in sicurezza si chiude la scatola di derivazione e si testa il circuito collegandolo all’alimentazione.
Si riempie il serbatoio di acqua fino ad arrivare ad immergere per 1 cm l’imboccatura inferiore del tubo di ritorno dell’acqua (quello piegato verso il basso). Il livello massimo dell’acqua deve restare almeno 2-3 cm sotto ai fori praticati sul fianco del frigorifero, ma l’acqua deve comunque sommergere per almeno 1 cm l’imboccatura del portagomma inferiore interno del tubo di ritorno.
Si consiglia di scegliere in maniera appropriata la temperatura del frigorifero, se si utilizza solamente acqua le temperature dovranno essere al di sopra della temperatura di congelamento dell’acqua 0 °C. Questo limite di supera tranquillamente se si usano altri additivi come glicoli o altre miscele con temperature di congelamento più basse.
Il modello costruito ci permette di raggiungere temperature minime di -21 °C e portate massime di 16L/min.
Makers ITIS Forlì: https://www.makers-itis-forli.it
*Makers ITIS Forlì non si assumono alcuna responsabilità per danni a cose, persone o animali derivanti dall’utilizzo delle informazioni contenute in questa pagina. Tutto il materiale contenuto in questa pagina ha fini esclusivamente informativi.
Maker testing Machine
Drying Film Tester
Maker Spot Welder
Smart incubator
Smart Incubator
Smart Incubator è un progetto sviluppato per la gestione automatizzata e precisa dell’incubazione di uova di gallina, ma adattabile anche ad altri tipi di uova.
L’idea nasce dal recupero e miglioramento di una vecchia incubatrice tradizionale, trasformata in un sistema moderno ed intelligente attraverso l’integrazione di componenti elettronici e digitali.
Sistema*
Il cuore di Smart Incubator è un microcontrollore ESP32, programmato per monitorare e regolare i parametri fondamentali per la corretta incubazione: temperatura e umidità.
Per ottenere un controllo accurato dei parametri sono stati installati i seguenti componenti aggiuntivi: un sensore di temperature ed uno di umidità, una resistenza riscaldante ed una ventola per garantire una distribuzione uniforme del calore all’interno della camera.
Inoltre è presente un piccolo vaporizzatore d’acqua, attivato automaticamente quando l’umidità scende al di sotto di una soglia preimpostata, in base ai valori raccomandati per l’incubazione.
Il Smart Incubator funziona in modo completamente automatico, mantenendo condizioni ambientali stabili e ideali per la schiusa, riducendo eventuali errori umani aumentando così il tasso di successo dell’incubazione.
L’utilizzo di un ESP32 rende l’intero sistema facilmente programmabile e personalizzabile, con possibilità di espansione futura come la connessione Wi-Fi. Quasto per garantire il monitoraggio da remoto tramite l’installazione di una piccola camera, posta all’interno dell’incubatrice per registrare le varie fasi di schiusa delle uova. Si può anche implementare un algoritmo AI per riconoscere eventuali anomalie delle uova.
Dal punto di vista costruttivo, l’incubatrice originale era già di ottima fattura in quanto dodata di isolamento in polistirolo ed inoltre dotata già di piccolo prese d’aria per il corretto ricirlo dell’aria.
Stampa 3D
Tramite la stampante 3D è stata creata una scatola per ospitare i nuovi componenti aggiuntivi, riposizionandoli in modo tale che siano con una disposizione ottimizzata per facilitare la manutenzione.
Il progetto dimostra che è possibile unire il riuso di materiali con l’innovazione tecnologica. Ciò in linea con i principi di sostenibilità e creatività tipici della cultura maker.
Punti chiave
L’elemento innovativo principale è la capacità di Smart Incubator di autoregolarsi, rendendo accessibile una tecnologia di solito costosa. Ciò anche per chi desidera avviare piccole produzioni locali o progetti educativi legati alla biologia, all’allevamento e alle scienze naturali.
Makers ITIS Forlì: https://www.makers-itis-forli.it
*Makers ITIS Forlì non si assumono alcuna responsabilità per danni a cose, persone o animali derivanti dall’utilizzo delle informazioni contenute in questa pagina. Tutto il materiale contenuto in questa pagina ha fini esclusivamente informativi.
Maker Spot Welder
Questa Maker Spot Welder è una saldatrice a punti. Nasce dall’unione tra creatività maker e recupero di materiali, con l’obiettivo di realizzare uno strumento funzionale ed economico, adatto a piccoli laboratori o ambienti educativi.
Composizione del progetto*
Il cuore del progetto è un trasformatore recuperato da un vecchio forno a microonde, modificato per generare impulsi di saldatura a bassa tensione e alta corrente.
Si smonta il trasformatore e si priva del suo avvolgimento secondario, sostituito da un avvolgimento in cavo di grosso spessore. Si fa questo per ottenere un’uscita adatta alla saldatura. La carcassa esterna della maker spot welder è stata realizzata riutilizzando un vecchio cassetto in ferro, originariamente parte di un banco da lavoro.
La base, invece, è in legno, scelta per garantire un buon isolamento elettrico e una struttura stabile.
I puntali per la saldatura sono stati realizzati al tornio utilizzando ottone, un materiale resistente e altamente conduttivo.
Le barre di conduzione, fondamentali per trasferire la corrente ai puntali, sono state ottenute da vecchi rami in tubo. I rami sono piegati con una pressa e poi saldati a cannello, creando un circuito robusto e ben isolato.
All’interno della macchina sono presenti due circuiti elettronici distinti: il primo regola la potenza dell’impulso, mentre il secondo ne controlla la durata.
Questa doppia regolazione consente di personalizzare la saldatura in base allo spessore e al tipo di materiale, migliorando la precisione e la sicurezza dell’operazione.
Stampa 3D
La stampa 3D è stata utilizzata per realizzare la manopola che permette di premere i due pezzi da saldare e i piedini di supporto della macchina, contribuendo così alla funzionalità e alla stabilità del dispositivo.
Aspetti chiave
Il progetto si distingue per la sua attenzione alla sostenibilità, grazie all’uso di materiali di recupero, e per l’approccio didattico: può infatti essere un ottimo strumento per spiegare concetti legati alla trasformazione dell’energia, all’elettronica di potenza e alla sicurezza nei lavori di saldatura.
La saldatrice è un esempio concreto di come sia possibile, con conoscenze tecniche di base e spirito creativo, costruire attrezzature utili in modo economico, valorizzando materiali altrimenti destinati allo scarto.
Makers ITIS Forlì: https://www.makers-itis-forli.it
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Drying film tester
Il Drying Film Tester è uno strumento pensato per misurare in modo preciso e standardizzato il tempo di asciugatura e il comportamento dei film sottili come vernici, inchiostri, resine e rivestimenti.
Questo dispositivo, sviluppato secondo la filosofia del making e costruito prevalentemente con materiali di recupero, rappresenta una soluzione economica, versatile e replicabile, perfetta per l’uso in ambito didattico, in laboratori low budget e anche in piccole aziende che necessitano di strumenti di test affidabili a costi contenuti.
Funzionamento della Drying film tester*
La macchina funziona facendo scorrere un carrello dotato di aghi o punte metalliche su un campione ricoperto dal materiale da testare.
Il movimento, estremamente preciso e uniforme, viene garantito da un motore stepper e da un sistema meccanico di guide lineari, in grado di trasformare il moto rotatorio in un moto traslatorio regolare.
Durante il passaggio del carrello, gli aghi tracciano il film ancora fresco lasciando delle incisioni che, una volta asciutte, consentono di osservare con chiarezza le varie fasi del processo di essiccazione: dall’asciugatura superficiale alla completa solidificazione del rivestimento.
L’intera struttura del tester è realizzabile con materiali di scarto o facilmente reperibili: guide lineari da vecchi stampanti o scanner, profili in alluminio, elettronica riciclata, e pannelli ottenuti da vecchi arredi o imballaggi.
L’adozione della scheda ESP32, un microcontrollore potente e open-source, consente di controllare il movimento in modo programmabile e, grazie alla connettività Wi-Fi e Bluetooth integrata, di integrare la macchina in sistemi di monitoraggio IoT, salvando i dati dei test o inviandoli in tempo reale a un computer o a uno smartphone.
Questa impostazione open hardware non solo riduce drasticamente i costi rispetto alle macchine industriali, ma consente anche una personalizzazione del progetto in base alle esigenze specifiche del laboratorio o del contesto didattico.
Ogni componente può essere facilmente sostituito, adattato o migliorato, rendendo il dispositivo uno strumento didattico utile per apprendere meccanica, elettronica, automazione e scienza dei materiali in modo pratico e coinvolgente.
Applicazioni
Il Drying Film Tester trova applicazione in diversi ambiti: può essere utilizzato nelle scuole e università per dimostrare le proprietà dei materiali e le tecniche di controllo qualità, nei fablab e nei maker space per sperimentazioni su vernici o inchiostri autoprodotti, oppure in piccole imprese e startup dei settori chimico, cosmetico o della stampa che necessitano di uno strumento semplice ma efficace per testare le proprie formulazioni.
In sintesi, il Drying Film Tester rappresenta una soluzione sostenibile, economica e educativa, perfettamente allineata con i valori del movimento maker.
È un dispositivo che unisce funzionalità professionale a facilità di costruzione e accessibilità, dimostrando come anche con risorse limitate sia possibile realizzare strumenti di misura di alto valore tecnico e didattico.
Makers ITIS Forlì: https://www.makers-itis-forli.it
*Makers ITIS Forlì non si assumono alcuna responsabilità per danni a cose, persone o animali derivanti dall’utilizzo delle informazioni contenute in questa pagina. Tutto il materiale contenuto in questa pagina ha fini esclusivamente informativi.
Maker testing machine
La Maker Testing Machine è uno strumento progettato per effettuare prove meccaniche di resistenza sui materiali. Ciò permette l’analisi delle loro proprietà fisiche in risposta a sollecitazioni quali trazione, compressione, taglio e affaticamento.
Questo dispositivo rappresenta una soluzione compatta, economica e replicabile per laboratori scolastici, universitari, fablab e contesti di ricerca a basso costo.
Descrizione della macchina*
Al cuore della macchina vi è un motore stepper abbinato a un sistema di guide meccaniche di precisione che consente di trasformare il moto rotatorio del motore in un movimento lineare molto accurato.
Grazie all’elevato guadagno meccanico ottenuto da questo sistema, la macchina è in grado di applicare forze considerevoli sui materiali da testare, mantenendo al contempo un controllo preciso del movimento. Questo è fondamentale per garantire l’affidabilità e la ripetibilità delle misure.
La Maker Testing Machine utilizza celle di carico di diversa sensibilità per rilevare con precisione sia lo sforzo applicato al materiale. Inoltre si misura anche l’allungamento del campione testato.
Cosa misuriamo
In questo modo è possibile ottenere curve sforzo-deformazione dettagliate. Queste curve sono utili per determinare le caratteristiche meccaniche dei materiali analizzati. I principali parametri sono il modulo di elasticità, il punto di snervamento, il carico di rottura e il comportamento a fatica.
Un altro aspetto innovativo è l’integrazione della scheda ESP32, un microcontrollore potente e versatile dotato di connettività Wi-Fi e Bluetooth.
Questa scelta consente alla macchina di rientrare nell’ambito dell’Internet of Things (IoT), offrendo la possibilità di monitorare e controllare i test a distanza. Oltre a questo può salvare e inviare dati in tempo reale a dispositivi esterni per l’analisi e l’archiviazione.
La Maker Testing Machine è stata realizzata con una filosofia Do It Yourself: molti dei suoi componenti sono stati ricavati da materiali di recupero. Questo rendende il progetto accessibile anche a chi ha budget limitati.
La sua struttura modulare e la documentazione open-source permettono una facile replicabilità, manutenzione e personalizzazione.
Applicazioni della macchina
Le applicazioni di questa macchina sono numerose: nel mondo del making e della prototipazione rapida, può essere utilizzata per testare la resistenza di filamenti per la stampa 3D, pezzi stampati in resina, strutture in legno, cartone, tessuti e altri materiali comunemente impiegati nei laboratori artigianali o educativi.
Trova anche impiego nel settore della ricerca scientifica e nelle piccole imprese, dove può servire come strumento economico e affidabile per il controllo qualità delle materie prime e dei prodotti finiti.
In sintesi, la Maker Testing Machine rappresenta una soluzione innovativa, sostenibile e accessibile per chiunque voglia eseguire test meccanici professionali senza dover investire in costosi macchinari industriali.
Makers ITIS Forlì: https://www.makers-itis-forli.it
*Makers ITIS Forlì non si assumono alcuna responsabilità per danni a cose, persone o animali derivanti dall’utilizzo delle informazioni contenute in questa pagina. Tutto il materiale contenuto in questa pagina ha fini esclusivamente informativi.