Gli ingegneri della Rutgers University-New Brunswick stanno avanzando oltre il regno della stampa 3D, ora fabbricano materiali intelligenti in 4D che si trasformeranno secondo le necessità, in base al loro ambiente. Tali strutture potrebbero trasformarsi in numerose applicazioni di alto livello, con materiali che assorbono gli urti che cambieranno secondo necessità, per l’uso in esempi quali: progettazione di aerei o droni per parti come le ali che devono auto-alterarsi per prestazioni variabili, robotica morbida pensato per eseguire una vasta gamma di compiti e piccoli impianti medici minimamente invasivi.
I risultati relativi a questa ultima ricerca sono delineati in ” Metamateriali riconfigurabili, installabili e regolabili meccanicamente 4D Printing “. Come spiegano i ricercatori, la maggior parte dei metamateriali, per quanto esotici e meccanicamente sintonizzati, sono composti da proprietà fisse e non sono in grado di adattarsi a molte delle esigenze specifiche che gli utenti hanno oggi. Con così tanta tecnologia progressiva a portata di mano, non sembra davvero troppo chiedere che i materiali si pieghino alla nostra volontà. Anche gli scienziati di Rutgers non deludono, creando geometrie complesse che sono:
Geometricamente riconfigurabile
Funzionalmente dispiegabile
Meccanicamente sintonizzabile
Unico e leggero
“Utilizzando la stampa digitale micro 3D con un polimero a memoria di forma , si ottengono cambiamenti radicali e reversibili di rigidità, geometria e funzioni dei metamateriali”, affermano i ricercatori nel loro articolo , scritto da Howan Lee, Chen Yang, Manish Boorugu, Andrew Dopp, Jie Ren, Raymond Martin e Daehoon Han, tutti studenti attuali o ex Rutgers, e il professor Wonjoon Choi all’Università della Corea .
I trigger tipici nei materiali stampati 4D sono i cambiamenti di temperatura, l’esposizione all’umidità e la quantità di tempo trascorso. I materiali, spesso realizzati con diverse sostanze simili a polimeri, rimarranno rigidi se spinti verso il basso o possono diventare flessibili e assorbenti, funzionanti per assorbire impatto e urti. Gli scienziati che lavorano al progetto dicono che tali materiali possono essere trasformati e deformati, e poi torneranno ad essere esposti al calore.
I metamateriali stampati 4D possono essere temporaneamente trasformati in qualsiasi forma deformata e quindi restituiti alla loro forma originale su richiesta quando riscaldati. La barra della scala è 2 millimetri. (Credito fotografico: Chen Yang / Rutgers University-New Brunswick)
“La rigidità può essere regolata più di 100 volte a temperature tra la temperatura ambiente (73 gradi) e 194 gradi Fahrenheit, consentendo un grande controllo dell’assorbimento degli urti”, afferma il team di ricerca.
“Riteniamo che questa interazione senza precedenti di scienza dei materiali, meccanica e stampa 3D creerà un nuovo percorso per una vasta gamma di applicazioni entusiasmanti che miglioreranno tecnologia, salute, sicurezza e qualità della vita”, dice l’autore senior Howon Lee, assistente professore nel Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale .
Mentre la stampa 3D sta ancora conquistando il mondo, dalla clientela fai-da-te ai livelli più alti della produzione industriale, da GE alla NASA , la tecnologia si è già evoluta al livello successivo con la stampa 4D. Proprio come la stampa 3D offre il potenziale per un’incredibile personalizzazione, come innovazioni mediche che consentano un’assistenza specifica per il paziente, la stampa 4D consente ai materiali di trasformarsi in forme e trame desiderate per creazioni come strutture portanti , sedili in veicoli di lusso e molto di più: includere molte incursioni nella moda come abbigliamento e indossabili .
