Struttura a spirale dei favi delle api australiane senza pungiglione
Le api australiane senza pungiglione hanno ideato un modello di costruzione dei favi molto diverso da quello delle loro parenti europee. Invece di disporre celle esagonali in verticale, queste api realizzano strati di cera orizzontali, organizzati lungo una curva a spirale. Grazie all’impiego della microscopia a raggi X 4D ad alta risoluzione, i ricercatori possono esaminare queste strutture senza alterarne la geometria, ottenendo dati precisi sulla micro-architettura e sul comportamento meccanico dei materiali.
Pilastrini verticali e distribuzione del carico
Un elemento centrale della costruzione è rappresentato da sottili colonne di supporto che collegano ogni disco di cera al successivo. Questi pilastrini non sono pieni, bensì concepiti con una disposizione calibrata che ne ottimizza la resistenza, mantenendo al contempo una certa permeabilità. La loro funzione è duplice: sorreggere il peso delle celle sovrastanti e favorire uno scambio termico costante, contribuendo a stabilizzare la temperatura interna dell’alveare.
Ruolo della cera e delle resine naturali
La miscela costruttiva non si limita alla cera pura. Le api incorporano anche resine di origine vegetale, dosando la loro percentuale a seconda della stagione e della posizione dell’alveare. Nicole Balog, coinvolta nelle misurazioni di laboratorio, spiega che una delle domande da sciogliere riguarda proprio l’effetto della resina sulle proprietà meccaniche del favo: “Modificando la composizione, mutano anche rigidità e duttilità complessive della struttura.”
Spunti per la stampa 3D e il design dei materiali
Per Nikhilesh Chawla, professore di ingegneria dei materiali alla Purdue University, questa configurazione offre spunti interessanti per la produzione additiva. La spirale delle api, unitamente al riciclo continuo del materiale e alla presenza di pilastrini mirati, suggerisce nuovi criteri di progettazione per strutture leggere ma stabili, con un utilizzo del materiale ridotto all’essenziale. Applicando i principi biomimetici osservati in natura, è possibile sviluppare componenti stampati in 3D con geometrie portanti e proprietà adattive, da impiegare in ambiti come l’aerospaziale, l’edilizia modulare e il biomedicale.
Biomimesi come ponte fra natura e tecnologia
L’approccio biomimetico parte dall’osservazione dei processi biologici per trarne soluzioni ingegneristiche. Lo studio delle api australiane senza pungiglione conferma come un’architettura naturale, sviluppata in milioni di anni di evoluzione, possa ispirare la creazione di materiali e componenti capaci di coniugare leggerezza, resistenza e sostenibilità, elementi fondamentali anche per il futuro della stampa 3D.
