Che cosa è stato pubblicato
Un team dell’Iran University of Science and Technology (IUST) ha progettato e stampato in 3D quattro metamateriali auxetici ibridi in PLA combinando celle unitarie honeycomb, cubic e tetrachiral. In compressione, la configurazione HT (honeycomb–tetrachiral) ha raggiunto una SEA (Specific Energy Absorption) di 6.024 J/kg, circa tre volte il valore del PLA solido (1.810 J/kg) a parità di spessore globale. Tutte le architetture hanno mostrato rapporto di Poisson negativo (da −1,0 a −1,7).
Setup sperimentale e numerico
I campioni sono stati modellati in CATIA (Dassault Systèmes), stampati via FDM su Creality K1 con PLA (0,2 mm layer, 100% infill, 180 °C nozzo) e testati a compressione secondo ASTM D695 su macchina Santam STM-400. La risposta meccanica è stata replicata con Abaqus/Explicit 2018 (Dassault Systèmes), mostrando buona corrispondenza tra simulazioni e prove.
I numeri chiave: confronto tra architetture
Tra le quattro ibridazioni, HT è la migliore (6.024 J/kg), seguono HTC (4.756 J/kg), HC (3.374 J/kg) e TC (2.101 J/kg); il PLA pieno di controllo ha totalizzato 1.810 J/kg. L’efficacia dell’HT deriva da un plateau più lungo nella curva forza-spostamento, che consente di dissipare più energia a parità di massa.
Perché conta: impatto su protezione dagli urti e biomedicale
Il lavoro indica che architetture ibride “cell-mixing” possono superare strategie più complesse (multimateriale o ottimizzazioni topologiche) quando l’obiettivo è massimizzare l’assorbimento di energia con peso ridotto. Ciò apre a componenti crash-resistant, dispositivi di protezione e impianti con risposta meccanica tarata, fabbricabili con FDM standard e materiali a basso costo.
Contesto: dove si colloca rispetto ad altri studi
La tendenza a usare reticoli per smorzare urti e programmare la deformazione è consolidata: esempi includono la struttura bio-ispirata di RMIT (rigidità 13× con +10% di assorbimento) e i reticoli piezoresistivi auxetici della University of Glasgow con assorbimento torsionale programmabile. La letteratura recente conferma che l’AM abilita in pratica geometrie auxetiche complesse prima inaccessibili.
Limiti e prossimi passi dichiarati
Essendo il PLA sensibile al tasso di deformazione, gli autori suggeriscono estensioni a prove d’impatto e a una mappatura anisotropica della risposta (scala/parametri di cella). Ulteriori lavori potranno valutare materiali ingegneristici e condizioni d’uso più severe, validando l’approccio “ibrido” su scala componente.
Aziende e strumenti citati nel lavoro
Oltre a IUST, lo studio menziona strumenti e marchi impiegati nel workflow: Creality (K1) per la fabbricazione; Dassault Systèmes (CATIA, Abaqus/Explicit); Santam per la macchina di prova. Questi dettagli facilitano la replicabilità in laboratorio e in ambienti industriali.
