Un approccio pratico all’ingegneria dei materiali: progettare resine personalizzate per la stampa 3D
Nel corso di ingegneria dei materiali “Soft Materials” offerto presso la Northwestern University, gli studenti non si limitano a studiare i polimeri attraverso lezioni teoriche. Al contrario, sono coinvolti attivamente nello sviluppo di materiali propri, con l’obiettivo di comprendere a fondo le caratteristiche strutturali e funzionali dei polimeri attraverso applicazioni dirette nel campo della stampa 3D.
Dalla teoria alla pratica: progettazione e sperimentazione
Il corso, guidato dal professor Ryan Truby, è stato strutturato per offrire agli studenti un’esperienza formativa che integri concetti fondamentali della scienza dei materiali con attività pratiche. Il cuore dell’attività didattica è rappresentato dai cosiddetti Resin Design Labs, laboratori in cui i partecipanti lavorano in piccoli gruppi per formulare fotopolimeri su misura.
A partire da conoscenze chimiche di base, gli studenti ideano composizioni personalizzate, le testano mediante prove meccaniche e le ottimizzano con un processo iterativo. Il percorso culmina con la produzione di oggetti stampati in 3D, realizzati con le resine sviluppate autonomamente. In questa edizione del corso, il progetto consisteva nella realizzazione di una fibbia in plastica in grado di sopportare una sollecitazione di trazione.
Oltre la chimica: reologia, polimerizzazione e proprietà meccaniche
L’attività proposta impone un’analisi completa delle resine sotto molteplici aspetti: non solo la chimica dei componenti, ma anche la reologia (cioè il comportamento del materiale sotto deformazione), i meccanismi di polimerizzazione e la risposta meccanica dei campioni stampati.
Gli studenti affrontano problemi complessi che richiedono sperimentazioni metodiche, decisioni guidate da dati concreti e una collaborazione costante tra competenze diverse. L’obiettivo non è solo ottenere un materiale funzionale, ma sviluppare una comprensione sistematica dei legami tra struttura molecolare e prestazioni finali.
Apprendere con le mani: l’importanza del contatto diretto con i materiali
Il corso è stato progettato per valorizzare l’aspetto manuale dell’apprendimento scientifico. La possibilità di manipolare direttamente i materiali fornisce agli studenti un’intuizione più profonda dei concetti affrontati in aula. Come sottolinea Emmy Markgraf, dottoranda e assistente didattica nel Robotic Matter Lab diretto da Truby, questa esperienza favorisce una comprensione più organica dei materiali: modificando le formulazioni, gli studenti osservano in prima persona l’impatto sulle proprietà finali degli oggetti stampati.
Sviluppare autonomia progettuale e pensiero critico
Molti studenti hanno evidenziato come questa esperienza li abbia spinti a sviluppare un approccio più consapevole alla risoluzione dei problemi. Julia Wiater, iscritta al terzo anno, ha osservato che il corso ha ampliato le sue competenze decisionali e le sue capacità di comunicazione. L’attività di laboratorio, al centro dell’intero programma, ha permesso di lavorare in modo autonomo e creativo, favorendo un apprendimento dinamico e orientato all’applicazione concreta delle conoscenze.
Anche per Hayden Williams, un altro partecipante, l’utilizzo diretto di stampanti 3D a resina ha rappresentato un’occasione per sperimentare in prima persona un alto livello di controllo sul processo progettuale. A differenza di altri corsi più orientati a esperimenti predefiniti, questo programma ha offerto un obiettivo chiaro ma aperto a diverse strategie risolutive.
Dalla formazione accademica al futuro professionale
Gli studenti acquisiscono non solo nozioni teoriche, ma anche competenze pratiche spendibili nel mondo del lavoro. Alex Evenchik, laureando nel laboratorio di Truby, ha espresso soddisfazione per il percorso formativo, sottolineando come sia passato dall’ignorare cosa fosse un polimero alla progettazione di materiali completamente nuovi, non reperibili sul mercato.
Una nuova didattica per le sfide dell’ingegneria dei materiali
Il corso rappresenta un’integrazione tra formazione teorica e applicazione ingegneristica. Il professor Truby ritiene fondamentale offrire agli studenti l’opportunità di confrontarsi con problemi reali, in cui successo e insuccesso fanno parte dello stesso processo formativo. Questo approccio, secondo Truby, contribuisce alla costruzione di un’ingegneria dei materiali moderna, in cui la conoscenza di base è accompagnata da capacità di sperimentazione, adattamento e progettazione autonoma.
Sostenere l’innovazione didattica attraverso il supporto istituzionale
Il progetto è stato reso possibile grazie a una combinazione di finanziamenti destinati all’innovazione dell’insegnamento. L’iniziativa unisce teoria e pratica in un formato che mira a preparare gli studenti a un contesto in rapida evoluzione come quello della produzione additiva, dove la comprensione dei materiali e la capacità di crearne di nuovi rappresentano elementi centrali per affrontare le sfide del settore.
