Metamateriale in acciaio stampato in 3D che “torce” per assorbire gli urti: guida la ricerca l’Università di Glasgow
Che cosa è stato creato
Un team con capofila l’Università di Glasgow, insieme all’Università Politecnica delle Marche (UNIVPM), all’Università dell’Aquila e all’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), ha sviluppato un metamateriale in acciaio, stampato in 3D, con reticolo di tipo gyroid che, sotto impatto, converte la compressione in un moto di torsione controllabile. L’obiettivo è migliorare la protezione dagli urti in applicazioni come l’automotive.
Meccanismo: dalla compressione alla torsione
La geometria reticolare “a cavatappi” permette al materiale di torcersi su sé stesso. Variando le condizioni al contorno (vincolo alla rotazione, rotazione libera, sovra-rotazione forzata) si modula la rigidezza e l’energia assorbita, passando da una risposta più rigida per impatti severi a una più “morbida” per urti minori.
Numeri chiave dei test
Nei test sono state valutate tre configurazioni. Quando la torsione è stata completamente vincolata, il metamateriale ha assorbito fino a 15,36 J/g (energia specifica). Con torsione libera l’assorbimento si è ridotto di circa 10%; in condizione di sovra-rotazione, la riduzione è stata di 33%.
Produzione additiva e caratterizzazione
I campioni sono stati realizzati in acciaio tramite processi di manifattura additiva metallica e caratterizzati integrando ricostruzioni micro-CT delle celle reticolari per quantificare le imperfezioni geometriche introdotte in stampa e allineare accuratamente modelli numerici e dati sperimentali.
Dove è pubblicato lo studio e chi lo firma
I risultati sono descritti nell’articolo “Adaptive Twisting Metamaterials” su Advanced Materials (Early View), a firma – tra gli altri – di Shanmugam Kumar (University of Glasgow) e di ricercatori italiani (Utzeri, Gatto, Mancini, Orlandi, Cortis, Sasso).
Implicazioni applicative
La possibilità di regolare meccanicamente la risposta all’urto, senza elettronica o idraulica, indica impieghi potenziali in sicurezza veicolare e aerospazio, con prospettive anche per la raccolta di energia da impatti convertita in energia rotazionale.
Contesto tecnico: perché un reticolo gyroid in acciaio
Reticoli gyroid presentano elevato rapporto superficie/volume, auto-sostegno in stampa e ottimo assorbimento di energia; studi correlati mostrano come versioni a gradiente o vincolate consentano tuning della crashworthiness e dell’energia assorbita. Questi risultati forniscono un quadro coerente con l’approccio “torsione-assistita” del lavoro di Glasgow.
Copertura mediatica e comunicati
Il lavoro è stato presentato con articoli di sintesi per pubblico tecnico e generalista – utili per inquadrare ricadute e stato dell’arte – e in un comunicato ufficiale dell’Università di Glasgow.
