Reinven&ng Aeronau&cs through the Future ACHEON - - - PowerPoint PPT Presentation

reinven ng aeronau cs through the future acheon aerial
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Reinven&ng Aeronau&cs through the Future ACHEON - Aerial Coanda High Efficiency Orien&ng-jet Nozzle Thrust Propulsion Concept for the Future


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ACHEON – Aerial Coanda High Efficiency Orienting-jet Nozzle Project ID 309041/ FP7-AAT-2012-RTD- Level 0 www.acheon.eu

Reinven&ng ¡Aeronau&cs ¡through ¡the ¡Future ¡ ACHEON ¡-­‑ ¡Aerial ¡Coanda ¡High ¡Efficiency ¡Orien&ng-­‑jet ¡Nozzle ¡ ¡ Thrust ¡Propulsion ¡Concept ¡for ¡the ¡Future ¡Air ¡Transport ¡

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FP7 ¡AAT.2012.6.3-­‑1.: ¡Breakthrough ¡and ¡emerging ¡technologies ¡ FP7 ¡AAT.2012.6.3-­‑2.: ¡Radical ¡new ¡concepts ¡for ¡air ¡transport ¡

ACHEONProject

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  • Title: ¡Aerial ¡Coanda ¡High ¡Efficiency ¡Orien&ng-­‑jet ¡Nozzle ¡ ¡
  • Acronym: ¡ACHEON ¡
  • Costs: ¡722760 ¡€ ¡
  • EU ¡Grant: ¡599630 ¡€ ¡
  • Dura7on: ¡18 ¡months ¡– ¡Star7ng ¡date: ¡1 ¡Dec. ¡2012 ¡
  • Key-­‑words: ¡Thrust, ¡vectoring, ¡Coanda, ¡plasma, ¡control, ¡breakthrough ¡and ¡emerging ¡

technologies, ¡radical ¡new ¡concepts ¡for ¡air ¡transport ¡

  • Partners: ¡7 ¡organisa7ons ¡from ¡IT, ¡PT, ¡UK, ¡BE ¡
  • 4 ¡Universi&es ¡
  • 1 ¡Research ¡& ¡Tech ¡Transfer ¡Organiza&on ¡
  • 1 ¡Research ¡intensive ¡SME ¡ ¡

Cornerstones ¡

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Logo ¡ Exper7se ¡ Role ¡ Expected ¡Results ¡

Thermo-­‑fluid ¡dynamic, ¡solar ¡energy, ¡ energe&c ¡economy, ¡measures ¡and ¡ data ¡analysis ¡ Coordina&on ¡& ¡Overall ¡System ¡ Design ¡ Overall ¡system ¡design ¡ Fluid ¡Mechanics ¡and ¡ Thermodynamics ¡Research ¡ data ¡analysis ¡and ¡visualiza&on ¡ Experimental ¡valida&on ¡ Computa&onal ¡Proof ¡of ¡concept ¡ Mathema&cal ¡modelling ¡ Mul&media ¡files ¡to ¡explain ¡and ¡proof ¡the ¡ concept ¡feasibility ¡ Automo&ve ¡electronics, ¡power, ¡ control, ¡EMC ¡and ¡radio ¡frequency ¡ systems ¡ ¡ Flight ¡tes&ng ¡of ¡reduced ¡scale ¡RC ¡ Models ¡ Tech ¡Trasnfer ¡and ¡Dissemina&on ¡ Promo&ng ¡and ¡advoca&ng ¡for ¡take-­‑up ¡of ¡ ¡ ACHEON ¡results ¡ Aeronau&cal ¡Materials ¡and ¡ Structures; ¡Energe&c ¡systems ¡ Energy ¡and ¡Propulsive ¡Systems ¡ System ¡simula&ons ¡ CFDs ¡analysis ¡ System ¡and ¡vehicle ¡CFD ¡analysis ¡ Control ¡Engineering ¡ Electromechanical ¡Energy ¡ Conversion ¡and ¡Electrical ¡Machine ¡ Design ¡ Technology ¡Evalua&on ¡ Design ¡integra&on ¡ Study ¡of ¡integra&on ¡into ¡Aircraas ¡ Flight ¡concept ¡based ¡on ¡innova&ve ¡ hybrid ¡design ¡with ¡manned ¡and ¡ unmanned ¡capabili&es ¡ Proof ¡of ¡Concept ¡ Flight ¡tes&ng ¡of ¡very ¡reduced ¡ scale ¡RC ¡Models ¡ Results ¡take-­‑up ¡

The ¡Consor&um ¡

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The ¡baseline: ¡unmet ¡needs ¡and ¡problems ¡to ¡be ¡addressd ¡

The ¡ACHEON ¡project ¡explores ¡a ¡novel ¡propulsive ¡system ¡for ¡aircraas ¡which ¡overcome ¡the ¡ main ¡limita&ons ¡of ¡tradi&onal ¡systems ¡introducing ¡an ¡effec&ve ¡and ¡affordable ¡vectored ¡ jet ¡aerial ¡propulsion ¡with ¡no ¡part ¡in ¡movement. ¡ ¡ The ¡project ¡aims ¡to ¡overcome ¡well ¡known ¡limits ¡related ¡to ¡commonly ¡known ¡jet ¡ deflec&on ¡system. ¡ The ¡ACHEON ¡system ¡is ¡based ¡on ¡the ¡cumulated ¡effects ¡of ¡three ¡physical ¡effects: ¡

  • 1. ¡High ¡speed ¡jet ¡mixing ¡effects; ¡
  • 2. ¡Coanda ¡effect ¡of ¡adhesion ¡of ¡an ¡high ¡speed ¡jet ¡to ¡a ¡convex ¡surface; ¡
  • 3. ¡Coanda ¡effect ¡control ¡by ¡Electrosta&c ¡fields. ¡

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ACHEON ¡S&T ¡objec&ves ¡

  • 1. ¡to ¡define: ¡
  • the ¡system ¡and ¡its ¡control ¡methodology ¡

iden&fying ¡its ¡possible ¡intrinsic ¡limits ¡and ¡the ¡ fields ¡of ¡applica&ons; ¡

  • control ¡equa&ons ¡of ¡the ¡system ¡as ¡a ¡func&on ¡of ¡

both ¡geometric ¡and ¡physical ¡parameters; ¡

  • system ¡design ¡methods ¡which ¡could ¡help ¡to ¡
  • btain ¡becer ¡results ¡on ¡different ¡sizes ¡and ¡

architectures; ¡

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  • 2. ¡to ¡explore ¡the ¡feasibility ¡of: ¡
  • applica&ons ¡ to ¡ tradi&onal ¡ aerial ¡ vehicles ¡

architectures; ¡

  • applica&ons ¡ to ¡ innova&ve ¡ aerial ¡ vehicle ¡

designs ¡such ¡as ¡distributed ¡propulsion; ¡

  • innova&ve ¡ aircraa ¡ op&mized ¡ for ¡ thrust ¡
  • vectoring. ¡

The ¡ACHEON ¡Project ¡aims ¡to ¡study ¡the ¡system ¡and ¡its ¡components ¡in ¡a ¡full ¡structured ¡ systemic ¡approach: ¡

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ACHEON ¡Expected ¡results ¡

Expected ¡Results ¡ Applica7on ¡ expected ¡ Benefits ¡

vector ¡jet ¡system ¡with ¡vectoring ¡ capabili&es ¡for ¡aerial ¡propulsion ¡ aeronau&c ¡ propulsion, ¡ controls, ¡ ¡ Greening ¡aeronau&cs ¡ ¡reduc&on ¡of ¡take-­‑off ¡and ¡landing ¡spaces ¡ ¡ increased ¡manoeuvrability ¡ Provides ¡VTOL, ¡STOL ¡and ¡hovering ¡capability ¡similar ¡to ¡helicopters ¡ enhance ¡performances ¡and ¡safety ¡of ¡the ¡aerial ¡systems ¡ Design ¡of ¡the ¡nozzle ¡system ¡into ¡different ¡ configura&ons ¡for ¡different ¡opera&ve ¡ needs ¡ aeronau&c ¡ propulsion, ¡ controls, ¡ ¡ Design ¡of ¡the ¡electrosta&c ¡plasma ¡control ¡ system ¡and ¡of ¡its ¡necessary ¡electric ¡ circuits ¡ Design ¡of ¡the ¡full ¡vectoring ¡thrust ¡ propulsive ¡ system ¡with ¡electrosta&c ¡control ¡ Design ¡of ¡different ¡possible ¡integra&ons ¡ into ¡aerial ¡vehicle ¡of ¡the ¡vectoring ¡thrust ¡ propulsive ¡system ¡ Design ¡of ¡possible ¡improvements ¡of ¡the ¡ vectoring ¡thrust ¡propulsive ¡system ¡ Design ¡of ¡alterna&ve ¡configura&ons ¡

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The ¡Components ¡of ¡the ¡ACHEON ¡System ¡

  • H.O.M.E.R. ¡nozzle ¡concept ¡produces ¡a ¡fully ¡

controllable ¡flux, ¡with ¡the ¡ability ¡to ¡maintain ¡a ¡ predefined ¡direc&on ¡and ¡to ¡change ¡this ¡ direc&on ¡arbitrarily ¡as ¡a ¡func&on ¡of ¡ momentum ¡(or ¡velocity) ¡of ¡two ¡primi&ve ¡ streams ¡and ¡of ¡the ¡geometric ¡configura&on ¡of ¡ the ¡nozzle ¡itself. ¡

  • HOMER ¡overcomes ¡the ¡tradi&onal ¡limita&ons ¡
  • f ¡common ¡Coanda ¡effect ¡Nozzles ¡with ¡an ¡

ac&ve ¡enhancement ¡and ¡control ¡of ¡adhesion ¡ by ¡control ¡jet. ¡

  • PEACE ¡-­‑ ¡Plasma ¡Enhanced ¡Actuator ¡for ¡

Coanda ¡Effect. ¡ ¡

  • PEACE ¡aims ¡to ¡produce ¡an ¡ac&ve ¡control ¡of ¡

the ¡Coanda ¡adhesion ¡to ¡a ¡surface ¡by ¡means ¡of ¡ the ¡BSD ¡technology ¡(Dielectric ¡Barrier ¡ Discharge) ¡which ¡can ¡enhance ¡and ¡control ¡ adhesion ¡of ¡the ¡synthe&c ¡by ¡an ¡ac&ve ¡control ¡

  • system. ¡
  • PEACE ¡introduces ¡instead ¡an ¡effec&ve ¡low ¡cost ¡

control ¡system ¡and ¡easily ¡to ¡integrate ¡control ¡ system ¡which ¡can ¡introduce ¡a ¡more ¡effec&ve ¡ governability ¡of ¡the ¡system ¡

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ACHEON ¡Breakthrough ¡poten&al ¡

  • The ¡integra&on ¡of ¡HOMER ¡nozzle ¡concept ¡with ¡an ¡ac&ve ¡control ¡system ¡such ¡as ¡PEACE ¡

can ¡have ¡a ¡disrup&ve ¡poten&al ¡of ¡innova&on. ¡ ¡

  • This ¡propulsive ¡system ¡will ¡lead ¡to ¡the ¡defini&on ¡of ¡novel ¡aerial ¡vehicle ¡architectures ¡

which ¡ can ¡ take ¡ the ¡ maximum ¡ advantage ¡ from ¡ the ¡ HOMER ¡ nozzle ¡ by ¡ PEACE ¡ control ¡ system ¡lead ¡opens ¡new ¡possibili&es ¡through ¡a ¡more ¡easy ¡and ¡controllable ¡effec&vely ¡ uses ¡of ¡Coanda ¡effect. ¡

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Anima&on ¡about ¡the ¡ACHEON ¡System ¡

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Strip ¡1 ¡– ¡Tradid&onal ¡take-­‑off ¡and ¡thrust ¡propulsion ¡anima&on ¡ Strip ¡2 ¡– ¡Innova&ve ¡ACHEON ¡take-­‑off ¡and ¡thrust ¡propulsion ¡anima&on ¡

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Expected ¡Impact ¡and ¡Innova&on ¡

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  • Greening ¡air ¡transport: ¡sta&c ¡and ¡dynamic ¡vectoring ¡by ¡electrical ¡propulsion ¡for ¡ ¡future ¡electrical ¡

powered ¡aerial ¡vehicles ¡

  • Enhance ¡ performances ¡ and ¡ safety ¡ of ¡ the ¡ aerial ¡ systems: ¡ avoid ¡ stall ¡ condi&ons ¡ and ¡ prevent ¡

crashes ¡on ¡the ¡ground ¡by ¡its ¡vectoring ¡trust ¡capabili&es ¡

  • Compe77veness ¡ ¡
  • Developing ¡ an ¡ ecoinnova&ve ¡ propulsion/liaing ¡ system ¡ able ¡ to ¡ increase ¡ aircraas ¡ performances ¡ and ¡ to ¡

minimize ¡their ¡opera&onal ¡costs ¡ ¡

  • Reduc&on ¡of ¡costs ¡in ¡terms ¡of ¡cost ¡for ¡passenger ¡and/or ¡for ¡ton ¡
  • Widening ¡ the ¡ capillarity ¡ of ¡ air ¡ transport ¡ since ¡ ACHEON ¡ propelled ¡ planes ¡ can ¡ take ¡ off ¡ and ¡ land ¡ in ¡ short ¡

airport ¡runway ¡– ¡extending ¡aerial ¡transport ¡networks ¡and ¡coverage ¡

  • Consumer ¡ safety ¡ and ¡ protec7on: ¡ increase ¡ passenger ¡ choice, ¡ schedule ¡ flexibility ¡ and ¡ reduce ¡

accident ¡rates. ¡

  • Reduc7on ¡of ¡noise ¡for ¡airport ¡and ¡air ¡traffic ¡opera7ons: ¡ ¡by ¡using ¡electric ¡propulsive ¡VTOL ¡and ¡

STOL ¡systems, ¡ ¡

  • Sustainability: ¡reduced ¡consump&on ¡of ¡soil ¡due ¡to ¡air ¡transport ¡together ¡with ¡the ¡possibility ¡of ¡

being ¡more ¡easily ¡integrated ¡with ¡urban ¡transport ¡exis&ng ¡infrastructures. ¡

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Expected ¡Impacts ¡and ¡Innova&on ¡

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Greening ¡air ¡ transport ¡ Enhance ¡safety ¡of ¡ the ¡aerial ¡systems ¡ Compe&&veness ¡ ¡ Consumer ¡safety ¡ and ¡protec&on ¡ Reduc&on ¡of ¡noise ¡ for ¡airport ¡and ¡air ¡ traffic ¡opera&ons ¡ Sustainability ¡

  • Sta&c ¡and ¡dynamic ¡vectoring ¡by ¡electrical ¡propulsion ¡for ¡ ¡future ¡electrical ¡

powered ¡aerial ¡vehicles ¡

  • Avoid ¡ stall ¡ condi&ons ¡ and ¡ prevent ¡ crashes ¡ on ¡ the ¡ ground ¡ by ¡ its ¡ vectoring ¡

trust ¡capabili&es ¡

  • Develops ¡ an ¡ eco-­‑innova&ve ¡ propulsion/liaing ¡ system ¡ able ¡ to ¡ increase ¡

aircraas ¡performances ¡and ¡to ¡minimize ¡their ¡opera&onal ¡costs ¡ ¡

  • Reduc&on ¡of ¡costs ¡in ¡terms ¡of ¡cost ¡for ¡passenger ¡and/or ¡for ¡ton ¡
  • Widening ¡the ¡air ¡transport ¡capillarity ¡since ¡ACHEON ¡propelled ¡planes ¡can ¡

take-­‑off ¡ and ¡ land ¡ in ¡ short ¡ airport ¡ runway ¡ – ¡ extending ¡ aerial ¡ transport ¡ networks ¡and ¡coverage ¡

  • Increase ¡passenger ¡choice, ¡schedule ¡flexibility ¡and ¡reduce ¡accident ¡rates ¡
  • Reduced ¡ consump&on ¡ of ¡ soil ¡ due ¡ to ¡ air ¡ transport ¡ together ¡ with ¡ the ¡

possibility ¡ of ¡ being ¡ more ¡ easily ¡ integrated ¡ with ¡ urban ¡ transport ¡ exis&ng ¡

  • infrastructures. ¡
  • By ¡using ¡electric ¡propulsive ¡systems, ¡VTOL ¡and ¡STOL ¡concepts ¡
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Policy ¡impact ¡

ACARE ¡Strategic ¡Research ¡Agenda ¡ ¡ and ¡Beyond ¡Vision ¡2020 ¡(Towards ¡2050) ¡ ACHEON: ¡

  • proves ¡ the ¡ feasibility ¡ of ¡ novel ¡ propulsion ¡

concept ¡ which ¡ may ¡ lead ¡ to ¡ future ¡ green ¡ electrical ¡powered ¡aircraas ¡

  • delivers ¡ an ¡ effec&ve ¡ milestone ¡ of ¡ the ¡ long ¡

range ¡ aerial ¡ transport ¡

  • f ¡

the ¡ future ¡ conceptualizing ¡ an ¡ environmental ¡ friendly, ¡ low ¡ cost ¡ infrastructure, ¡ high ¡ capacity ¡ and ¡ flexible ¡transport ¡system ¡

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Clean ¡Sky ¡

ACHEON: ¡

  • Develops ¡ Sustainable ¡ and ¡ Green ¡ Engines ¡ for ¡

low ¡noise ¡and ¡high ¡efficiency ¡

  • Develops ¡ a ¡ system ¡ for ¡ Green ¡ Opera&ons ¡

focussing ¡on ¡all-­‑electrical ¡aircraa ¡equipment ¡ and ¡ systems ¡ architectures, ¡ capabili&es ¡ for ¡ "green" ¡ trajectories ¡ and ¡ mission ¡ and ¡ improved ¡ ground ¡ opera&ons ¡ to ¡ give ¡ any ¡ aircraa ¡ the ¡ capability ¡ to ¡ fully ¡ exploit ¡ the ¡ benefits ¡of ¡Single ¡European ¡Sky. ¡

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The ¡Project ¡Workplan ¡

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WP1 ¡

  • Project ¡Management ¡and ¡Coordina7on ¡

WP2 ¡

  • Design ¡and ¡Implementa7on ¡

WP3 ¡

  • ¡System ¡Simula7on ¡

WP4 ¡

  • Experimental ¡Valida7on ¡

WP5 ¡

  • Technology ¡Evalua7on ¡

WP6 ¡

  • Proof ¡of ¡Concept ¡

WP7 ¡

  • Dissemina7on ¡& ¡Exploita7on ¡
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Ac&on ¡plan ¡for ¡the ¡first ¡6 ¡months ¡

12/21/12 WP Deliverable/Milestone Responsible Partner Deliverable Month 1 D1.1 kick off meeting presentation REI 1 1 MS1 kick off meeting UNIMORE 1 1 D1.5 Organizational guidelines and general rules REI 1 4 D4.1 Experimental activity plan VUB 1 4 MS2 Experimental activity planning VUB 1 2 D2.1 Bibliography analysis UBI 3 7 D7.1 Website and upgrades REI 3 7 D7.2 Scientific presentation of the project UBI 3 7 D7.3 Leaflet REI 3 1 D1.2 Periodic report UNIMORE 6 2 D2.2 Preliminary design UNIMORE 6 2 MS3 Preliminary design UNIMORE 6 3 D3.1 Preliminary CFD analysis report UNIMORE 6 3 MS4 Preliminary CFD analysis UNIMORE 6 4 D4.2 Preliminary experimental report VUB 6 4 MS5 Preliminary experimental activity VUB 6 5 D5.1 Preliminary technology evaluation report UoL 6 7 D7.4 Dissemination and exploitation plan REI 6

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Background ¡knowledge ¡

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Papers: ¡ ¡Trancossi, ¡M. ¡and ¡Dumas, ¡A., ¡Coanda ¡Synthe&c ¡Jet ¡Deflec&on ¡Apparatus ¡and ¡Control, ¡SAE ¡ Technical ¡Paper, ¡2011, ¡doi:10.4271/2011-­‑01-­‑2590. ¡ ¡

IP ¡details ¡and ¡references ¡ Relevance ¡and ¡benefits ¡

Control ¡ system ¡ for ¡ horizontal ¡ trim ¡ of ¡ a ¡ disc-­‑shaped ¡aircra^ ¡ ¡ N° ¡MO2011A000065, ¡23/3/2011 ¡ ¡

It ¡ enables ¡ a ¡ passive ¡ stability ¡ control ¡ system ¡ for ¡ discoid ¡ air ¡ vehicles ¡

Nozzle ¡capable ¡of ¡producing ¡the ¡mixing ¡of ¡ two ¡primi7ve ¡fluid ¡jets ¡and ¡the ¡controlled ¡ and ¡ selec7ve ¡ angular ¡ devia7on ¡ of ¡ the ¡ synthe7c ¡ jet ¡ resul7ng ¡ from ¡ their ¡ mixing ¡ without ¡any ¡moving ¡mechanical ¡parts. ¡ ¡ N° ¡RE2011A000049, ¡1/7/2011 ¡

The ¡vectorial ¡propulsion ¡system ¡to ¡control ¡the ¡system ¡stability ¡ and ¡to ¡propel ¡the ¡airships ¡with ¡a ¡vector ¡and ¡thrust ¡technology, ¡ without ¡ affordability ¡ problems ¡ related ¡ to ¡ other ¡ system ¡ with ¡ mechanical ¡moving ¡parts. ¡ ACHEON ¡Patent ¡Pending: ¡

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The ¡ACHEON ¡sisters’ ¡projects ¡

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  • Mul&body ¡Advanced ¡Airship ¡for ¡Transport ¡-­‑ ¡MAAT ¡

www.eumaat.info ¡

  • Cycloidal ¡Rotor ¡Op&mized ¡for ¡Propulsion ¡-­‑ ¡CROP ¡ ¡

hcp://cropproject.wordpress.com ¡ Clustering ¡and ¡cross-­‑fer7lisa7on ¡with: ¡

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  • Prof. ¡Antonio ¡Dumas ¡

Project ¡Coordinator ¡ Università ¡degli ¡Studi ¡di ¡Modena ¡e ¡Reggio ¡Emilia ¡ DISMI ¡-­‑ ¡Dipar&mento ¡di ¡Scienze ¡e ¡Metodi ¡ dell'Ingegneria ¡ Via ¡Amendola ¡2, ¡Pad. ¡Morselli ¡ I-­‑42122, ¡Reggio ¡Emilia ¡-­‑ ¡Italy ¡ Phone: ¡+39.0522.522610 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ antonio.dumas@unimore.it ¡ ¡ www.acheon.eu ¡

Contact ¡