Materiali pieghevoli per la stampa 3D: un’innovazione per il settore edile
Un team di ricerca dell’Università del New Mexico, sotto la direzione di Maryam Hojati, assistente professore di ingegneria civile e ambientale, ha sviluppato un nuovo materiale brevettato che potrebbe rivoluzionare l’industria edilizia attraverso l’uso della stampa 3D. Il materiale in questione è un cemento autorinforzante e ultraduttile, capace di essere piegato e stampato, superando i limiti dei tradizionali materiali da costruzione.
I limiti del calcestruzzo tradizionale e la necessità di innovazione
Il calcestruzzo è un materiale essenziale nell’edilizia, ma presenta delle criticità, specialmente quando viene sottoposto a carichi di trazione. Eventi come calamità naturali o fattori atmosferici possono causare la rottura del calcestruzzo, che per natura è fragile. Normalmente, si ricorre a rinforzi in acciaio per ovviare a queste debolezze, ma l’acciaio è difficile da integrare nei processi di stampa 3D automatizzati. Come ha spiegato Hojati: “Il cemento non ha proprietà di trazione, e se viene sottoposto a stress può rompersi facilmente. È un materiale molto fragile.” Da qui è nata l’idea di sviluppare una soluzione che non richiedesse rinforzi tradizionali, ma che fosse comunque stabile e facilmente stampabile.
La composizione del nuovo materiale e i suoi vantaggi
Il nuovo materiale brevettato è costituito da una miscela di fibre specifiche, tra cui alcool polivinilico, fibre di polietilene ad altissimo peso molecolare, fumi di silice e ceneri volanti. Questi componenti conferiscono al materiale una resistenza notevole alla flessione e alla trazione, mentre la sua viscosità è regolata per garantire che il materiale fluisca senza difficoltà attraverso gli ugelli delle stampanti 3D. I test sul materiale hanno incluso prove di trazione e flessione su vari prototipi, dimostrando che questa combinazione di ingredienti permette al calcestruzzo di mantenere la sua integrità sotto carico.
Zafar Bakhshi, che ha avviato il progetto come assistente di ricerca e studente, ha commentato: “La stampa 3D nel campo dei metalli e delle plastiche è già molto avanzata, ma la stampa 3D del calcestruzzo è ancora in fase di sviluppo. Se riusciamo a ottenere un materiale altamente duttile senza usare rinforzi in acciaio, risolveremo il problema dell’incompatibilità con il processo di stampa 3D.”
Il potenziale applicativo del materiale
Questo innovativo materiale ha una vasta gamma di possibili applicazioni, sia nel settore edile sulla Terra che nell’esplorazione spaziale. Poiché il trasporto di materiali pesanti nello spazio è poco pratico, la NASA, insieme ad altre organizzazioni, sta sviluppando tecnologie di stampa 3D robotica. Materiali come quello sviluppato dal team di Hojati potrebbero rivelarsi cruciali in questo contesto, riducendo la necessità di trasportare materiali da costruzione convenzionali nello spazio.
Oltre alla ricerca su questo materiale pieghevole, il team si dedica anche alla scoperta di soluzioni edilizie ecologiche, puntando a materiali che siano rispettosi dell’ambiente e facilmente integrabili nei processi di stampa 3D.
Potenziali per il futuro
La ricerca, finanziata dal programma Trans-SET, che si concentra su innovazioni edilizie sostenibili, ha avuto un grande successo. Il nuovo materiale sviluppato non solo ha eccellenti proprietà di stampa 3D, ma possiede anche una robustezza strutturale che potrebbe essere applicata in vari ambiti edilizi. “Questa è stata una ricerca di grande successo. Il materiale ha ottime proprietà di stampa 3D e una vitalità strutturale molto elevata, che potrebbe essere utilizzato in diversi settori edili,” ha dichiarato Hojati.
Questo sviluppo rappresenta un passo importante verso l’innovazione nella costruzione di strutture più resistenti, efficienti e sostenibili, con un impatto significativo sul futuro della stampa 3D nel settore edile.
