Il nuovo processo di stampa 3D rotazionale e multimateriale
Un team di ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences e del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dell’Università di Harvard si è ispirato alla natura per sviluppare un metodo di stampa 3D piuttosto sorprendente. Ispirandosi alle strutture a forma di elica che si trovano soprattutto nelle piante, hanno progettato una stampante 3D in grado di stampare con quattro materiali diversi, dove un ugello rotante deposita un filamento elicoidale. Finora il team ha stampato in 3D strutture di diversa rigidità che potrebbero avere interessanti applicazioni, ad esempio, nella robotica.
Non è la prima volta che l’uomo si affida al comportamento della natura per innovare: nella stampa 3D si parla spesso di biomimetica e sono molti i progetti che imitano le strutture che ci circondano. Un esempio sono le strutture reticolari, come quelle che si vedono negli alveari. In questo particolare progetto, l’idea è quella di ispirarsi alle forme elicoidali presenti in tutti i sistemi biologici, come le piante e i nostri muscoli. Sono infatti le nostre proteine che si assemblano e che, assumendo questa forma elicoidale, innescano la loro contrazione. Sarebbe quindi interessante poter progettare una struttura in grado di contrarsi grazie alle proprietà del materiale. Questa è la pista esplorata dai ricercatori.
Il filamento assume una forma elicoidale (crediti fotografici: Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)
Come funziona la stampa 3D multimateriale rotazionale
Questa soluzione innovativa di produzione additiva prevede l’uso di quattro diverse cartucce di inchiostro, simili a grandi siringhe. Queste sono collegate a un complesso ugello rotante che, muovendosi, crea un filamento elicoidale. Natalie Larson, autrice dello studio, spiega: “La stampa multimateriale rotazionale ci permette di generare filamenti elicoidali funzionali e reticoli strutturali con un’architettura controllata con precisione e, in ultima analisi, prestazioni“.
Per quanto riguarda le applicazioni, i ricercatori sarebbero in grado di stampare strutture in grado di contrarsi quando vengono sottoposte a una tensione applicata. Questa contrazione sarebbe programmabile in base alla risposta contrattile dei filamenti dell’attuatore. Potrebbero anche giocare sulla rigidità delle strutture stampate in 3D: la matrice di base sarebbe flessibile e all’interno vi sarebbero inchiostri rigidi regolabili, come una molla metallica in un materasso morbido. Il team spiega che questo potrebbe essere utile per creare cerniere in robot morbidi, ad esempio.
La stampa avviene con 4 cartucce di materiale (crediti fotografici: Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)
E la ricerca è solo agli inizi! Il campo delle possibilità è ampio e non vediamo l’ora di vedere quali saranno i prossimi sviluppi! Natalie Larson conclude: “Progettando e costruendo ugelli con caratteristiche interne più estreme, la risoluzione, la complessità e le prestazioni di queste strutture gerarchiche ispirate alla biologia potrebbero essere ulteriormente migliorate“. Nel frattempo, per maggiori informazioni rimandiamo al sito ufficiale: QUI.
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*Crediti fotografici di copertina: Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences
