UMAINE PRESENTA AL SENATO DEGLI STATI UNITI NUOVE BARRIERE CONTRO LE INONDAZIONI STAMPATE IN 3D A BASE BIOLOGICA
Habib Dagher, direttore esecutivo dell’Advanced Structures and Composites Center (ASCC) dell’Università del Maine (UMaine ), ha presentato due nuove barriere contro le inondazioni stampate in 3D a un sottocomitato per la resilienza dei trasporti del Senato degli Stati Uniti.
Costruite dal team di Dagher come parte di un progetto di ricerca federale per lo sviluppo di reti di trasporto più forti ed ecologiche, le barriere a base biologica sono progettate per proteggere le infrastrutture costiere dai danni causati dalle inondazioni. In futuro, i ricercatori intendono sfruttare la modularità del loro approccio alla stampa 3D e implementare un frangiflutti di 75 piedi, con il potenziale per ridurre gli impatti delle maree del 50%.
“[Queste tecniche di costruzione] sono fondamentali per ottenere un sistema di trasporto resiliente ed economico del futuro”, ha affermato Dagher. “Non possiamo continuare a costruirlo allo stesso modo e aspettarci un risultato diverso. Mentre ricostruiamo le nostre strade e i nostri ponti, abbiamo un’opportunità unica nella vita di utilizzare materiali avanzati più durevoli e sostenibili, compresi i materiali compositi “.
“IL RIASSUNTO È, PER FAVORE, INVESTI IN RICERCA E SVILUPPO. È COSÌ CHE COSTRUIREMO UNA MIGLIORE INFRASTRUTTURA DI TRASPORTO IN FUTURO “.
L’esperienza di stampa 3D di UMaine
Sebbene al momento non sia chiaro se la tecnologia alla base dei dispositivi di difesa dalle inondazioni del team sia nuova, o se le barriere stesse rappresentino una nuova applicazione di un approccio esistente, UMaine ha contribuito con entusiasmo nel campo della stampa 3D marittima per un po ‘di tempo.
Già nell’ottobre 2018, l’ ASCC dell’università ha ricevuto $ 500.000 dal Maine Technology Institute (MTI) per sviluppare un mezzo per la stampa 3D di navi marine su larga scala . Questa ricerca si è concretizzata nel 2019, quando UMaine e ASCC hanno utilizzato il più grande prototipo di stampante 3D polimerica del mondo per creare una barca da record , che all’epoca ha infranto non meno di tre Guinness World Records.
Soprannominato “3Dirigo”, il veicolo del piacere di 25 piedi è stato effettivamente costruito utilizzando una macchina sviluppata da Ingersoll Machine Tools , da una nuova materia prima a base di cellulosa co-creata da UMaine e Oak Ridge National Laboratory . Formulato fino al 50% di fibra di cellulosa, il materiale del team è riferito non tossico e conduttivo, pur esibendo una resistenza meccanica simile a quella dell’alluminio.
Utilizzando le loro materie prime a base biologica, i ricercatori di UMaine hanno ricevuto 2,8 milioni di dollari dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti per sviluppare stampi per pale di turbina stampati in 3D di grande formato . Rispetto agli strumenti convenzionali, il team prevede di ottenere risparmi sui costi fino al 50% durante il progetto e ora sembra che stiano applicando la loro esperienza marittima in un’area simile, per sviluppare nuove barriere di inibizione delle inondazioni.
Il 13 maggio 2021, Dagher è stato invitato dalla sottocommissione per gli stanziamenti dei trasporti del Senato, come uno dei quattro esperti, a fornire una testimonianza su come proteggere i servizi di trasporto statunitensi dall’impatto del cambiamento climatico. In particolare, Dagher’s era lì per presentare i nuovi materiali e le tecniche che il suo team di UMaine ha sviluppato, come parte di uno schema di quaranta progetti nel Maine e nel New England.
Sotto la supervisione del Transportation Infrastructure Durability Center , il programma più ampio è stato istituito per trovare un mezzo per estendere la vita delle reti di trasporto esistenti, oltre a progettare strade, ponti e porti nuovi e più durevoli. Da parte sua, UMaine ha presentato quattro innovazioni basate su compositi, tra cui un “ponte in uno zaino” e supporti a forma di U, oltre a frangiflutti e diffusori di canali sotterranei stampati in 3D.
Costruiti con un materiale a base biologica, i diffusori dei ricercatori sono essenzialmente progettati per ridurre la quantità di danni causati quando i tunnel che corrono sotto le strade traboccano e le autostrade vicine si lavano. Rivestendo i canali sotterranei corrosi con diffusori stampati in 3D, il team di UMaine ritiene che sia possibile aumentare il flusso d’acqua del 40%, riducendo così al minimo eventuali danni inflitti alle infrastrutture circostanti.
Il concetto di “ponte in uno zaino” del team UMaine. Immagine tramite UMaine.
In effetti, il team stima che aumentare il flusso di drenaggio dei canali sotterranei potrebbe far risparmiare al governo degli Stati Uniti milioni di dollari ogni anno nella sostituzione dei ponti, mentre i loro dispositivi stampati in 3D possono essere realizzati su misura utilizzando materiali sostenibili. Per dimostrare il potenziale dei loro diffusori, i ricercatori intendono installarne uno vicino al Maine entro l’estate del 2021.
Su scala più ampia, il team di UMaine ha anche sviluppato frangiflutti galleggianti con in mente la difesa dalle inondazioni, ma invece di proteggere le strutture a terra, sono costruiti per proteggere le infrastrutture costiere. Le barriere stampate in 3D presentano un design modulare, che consente loro di essere costruite e dispiegate con breve preavviso, prima di adattarsi al livello dell’acqua e proteggendo i porti fino al 50% dell’impatto di un’onda di marea.
Avendo già stabilito la funzionalità e la natura espandibile dei loro frangiflutti, i ricercatori ora mirano a ridimensionarli in un prototipo lungo 75 piedi, che sarà testato per le sue capacità di spostamento della forza vicino alla costa del Maine.
Coloro che sono interessati a guardare per intero la presentazione di Dagher all’audizione del Senato, così come quelli degli altri contributori del progetto, possono farlo qui .
Progressi nella stampa 3D basata su piante
UMaine potrebbe essere diventata una specie di specialista di stampa 3D marittima bio-based, ma i suoi ricercatori sono ben lungi dall’essere gli unici a utilizzare la cellulosa per costruire strutture sostenibili. Nell’ambito del progetto NOVUM finanziato dall’UE , ad esempio, gli scienziati stanno attualmente lavorando alla stampa 3D di parti a base di cellulosa , con potenziali applicazioni nei settori automobilistico, marino ed elettrico.
Altrove, i ricercatori dell’Università di Stoccarda , dell’Università della Virginia e della Koc University hanno unito le loro competenze per sviluppare filamenti a base di cellulosa stampabili in 3D . Modificando le caratteristiche meccaniche e reologiche del loro materiale, il team è stato infine in grado di creare campioni con profili di deformazione pre-programmati.
In una nota simile, un team di scienziati della Simon Fraser University (SFU), della British Columbia University e dei Laboratori federali svizzeri per la scienza e la tecnologia dei materiali (EMPA), sono riusciti a stampare in 3D componenti elettronici derivati dal legno . Con ulteriori attività di ricerca e sviluppo, i ricercatori ritengono che il loro materiale di cellulosa potrebbe produrre sensori sostenibili o essere utilizzato per sostituire la plastica all’interno di PCB standard.
