AvanTIUn 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 ha sviluppato un processo di stampa 3D davvero innovativo. Ispirandosi alla natura, nello specifico alle strutture a forma di elica che si trovano soprattutto nelle piante, hanno progettato un dispositivo di stampa 3D in grado di stampare con quattro materiali diversi grazie a un ugello rotante che posa un filamento elicoidale.

L’uomo ha sempre osservato i comportamenti della natura per apportare innovazioni dal punto di vista tecnologico. Nel campo della stampa 3D si parla spesso di biomimetica e sono molti i progetti che imitano le strutture che ci circondano, come ad esempio le strutture reticolari, cioè quelle che si vedono negli alveari. In questo particolare progetto, invece, l’idea è stata 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. Il punto di partenza dei ricercatori, quindi, è stato quello di progettare una struttura in grado di contrarsi grazie alle proprietà del materiale.

Il nuovo metodo di stampa 3D ideato dal team di ricercatori 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. “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”, ha affermato Natalie Larson, autrice principale dello studio.

Per quanto riguarda le possibili applicazioni, i ricercatori affermano che potrebbero stampare strutture in grado di contrarsi quando vengono sottoposte a una tensione applicata. Tale contrazione sarebbe programmabile in base alla risposta contrattile dei filamenti dell’attuatore. Potrebbero anche giocare sulla rigidità delle strutture stampate in 3D, nel senso che la matrice di base potrebbe essere flessibile e all’interno vi sarebbero inchiostri rigidi regolabili, proprio come una molla metallica in un materasso morbido.

Finora il team ha stampato in 3D strutture di diversa rigidità che potrebbero avere interessanti applicazioni, come ad esempio nella robotica. In particolare, questo innovativo metodo potrebbe essere utile per creare cerniere in robot morbidi. Ad ogni modo, la ricerca è solo agli inizi e il campo delle possibilità di utilizzo è davvero molto vasto. “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”, ha concluso Natalie Larson.