Il nuovo software del MIT genera microstrutture 3D stampabili con proprietà meccaniche personalizzate.
I ricercatori del MIT’s Computer Science e Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) sono in prima linea nella progettazione di nuovi materiali e, secondo uno studio recente, hanno appena compiuto una svolta significativa che potrebbe avere un impatto sulla stampa 3D.
Lo studio , recentemente pubblicato sulla rivista Science Advances , descrive un nuovo sistema in grado di generare microstrutture in base alle proprietà desiderate di un materiale. In altre parole, i progettisti di materiali possono inserire le proprietà che desiderano avere i loro materiali e il programma elabora automaticamente una microstruttura per soddisfare tali esigenze.
Le microstrutture sono presenti in quasi tutto: nelle nostre stesse ossa, nelle piante e persino nelle conchiglie marine . In effetti, i ricercatori si sono spesso rivolti alle meraviglie della natura per ottenere informazioni sull’ottimizzazione dei materiali artificiali. Ad esempio, uno sforzo ha tratto ispirazione dalle aragoste per lo sviluppo di nuove e più efficaci protezioni per il corpo stampate in 3D .
Nel recente progetto del MIT, i ricercatori hanno utilizzato con successo il loro sistema per progettare e produrre microstrutture con tre proprietà meccaniche diverse ma ugualmente ottimali. Questo, tuttavia, è solo l’inizio del potenziale del software, afferma Wojciech Matusik, professore associato di scienza elettrica e informatica, che guida il progetto.
“L’abbiamo fatto per proprietà meccaniche relativamente semplici, ma è possibile applicarlo a proprietà meccaniche più complesse, oppure è possibile applicarlo a combinazioni di proprietà termiche, meccaniche, ottiche ed elettromagnetiche”, ha spiegato. “Fondamentalmente, questo è un processo completamente automatizzato per scoprire famiglie di strutture ottimali per i metamateriali.”
Questa rivelazione della microstruttura segue un precedente sforzo di ricerca dello stesso team che risale alla scorsa estate, in cui hanno sviluppato un software di simulazione in grado di “segnare” in modo rapido e preciso i modelli 3D in base alle loro proprietà meccaniche.
E sebbene il sistema stesso sia piuttosto complicato (consiste nel misurare le somiglianze geometriche delle microstrutture, raggrupparle insieme, estrarre uno scheletro e correlare le geometrie e le proprietà), gli utenti possono trarne beneficio essendo completamente automatizzato.
La tecnologia può essere utilizzata in modo versatile non solo per valutare qualsiasi collezione di microstrutture, ma può essere utilizzata in combinazione con approcci di progettazione dei materiali esistenti. Cioè, non solo il sistema può essere utile per lo sviluppo materiale di ispirazione organica, ma può anche essere utile per i ricercatori che progettano da zero le proprie microstrutture.
In riferimento alla stampa 3D, il sistema di generazione della microstruttura potrebbe consentire agli utenti di personalizzare le proprietà meccaniche di una parte stampata in 3D. Supponiamo che tu abbia bisogno di un impianto osseo con una particolare forza e rigidità: il sistema potrebbe generare una microstruttura stampabile in 3D che soddisfi i requisiti.
Il progetto di ricerca del MIT è supportato dal finanziamento del programma Simplified Computing in Scientific Discovery dell’Agenzia per la difesa avanzata dei progetti di ricerca.
