Metamateriali per la stampa 3D

Una delle innovazioni più affascinanti realizzate con la stampa 3D è nuda all’occhio umano. Questo perché comporta la modifica delle proprietà fisiche di un oggetto attraverso cambiamenti nella sua microarchitettura. Mediante la stampa 3D di microgeometrie uniche, è possibile far comportare un materiale in modi completamente nuovi. I materiali architettonici risultanti, detti anche metamateriali, hanno una serie di applicazioni interessanti in una varietà di settori.

Materiali architettonici
Coloro che usano le stampanti per estrusione desktop stampano effettivamente materiali progettati per la maggior parte del tempo che li usano. L’impostazione di riempimento in un software di stampa consente agli utenti di scegliere geometrie specifiche che riducono il peso della stampa, mantenendo l’integrità strutturale. Il riempimento può essere reso più denso con motivi di forma diversa per modificare il rapporto resistenza / peso del disegno.

I ricercatori Purdue hanno sviluppato un nuovo metodo di progettazione che consentirà a chiunque di progettare e fabbricare rapidamente robot soft utilizzando una stampante 3D.

Allo stato attuale, la maggior parte delle opzioni di riempimento per la stampa desktop sono piuttosto limitate. La forma a nido d’ape è la più popolare e la quantità esatta di riempimento può essere scelta da zero (vuoto) a 100 percento (completamente denso). Ciò che manca è la capacità di modificare sia la forma (ad esempio, passare dal nido d’ape al triangolo ove appropriato) sia la dimensione della forma (grande in alcuni punti, piccola in altri in base alla migliore strategia di cerchio).

Questo autore non è a conoscenza di alcun software disponibile che possa ancora eseguire questo tipo di ottimizzazione del riempimento per la stampa 3D desktop, ma è qualcosa che viene sviluppato nei laboratori e per uso commerciale. Mentre alcuni di questi sforzi guardano specificamente ai metodi di stampa desktop , altri vanno oltre per esplorare la produzione di additivi metallici (AM), i sistemi di stampa microscopici e altro ancora. Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) è un pioniere nello spazio e ha utilizzato la sua tecnologia di microstereolitografia per stampare oggetti 3D che possono sopportare 10.000 volte il loro peso .

funzionalità
Sebbene l’applicazione più ovvia discussa finora per la progettazione e la stampa di materiali architettonici stia migliorando il rapporto resistenza-peso di un oggetto, i ricercatori hanno esplorato una serie di diverse proprietà fisiche possibili con i materiali progettati. Ciò include il seguente elenco di seguito:

Compressione / ammortizzazione: Autodesk e LLNL sono stati tra i più importanti per progettare un materiale progettato per l’ uso nell’ammortizzazione del casco . Ottimizzando la microgeometria di un cuscino stampato in 3D, il team ha potuto rendere selettivamente le regioni di un cuscino più morbide e più inclini alla compressione e altre regioni più rigide.
Comportamento 4D: indicato come stampa 4D, alcuni oggetti stampati in 3D possono essere progettati in modo tale da comportarsi in modo diverso quando esposti all’ambiente. Un esempio che può essere più semplice da comprendere intuitivamente è la stampa di un oggetto che stampa piano sul piano di stampa ma si piega automaticamente quando viene rimosso e le forze di compressione vengono portate via. Altri esempi più complessi riguardano la stampa con materiali che cambiano quando esposti al calore o all’acqua.
Robotica soft: forse una sottocategoria della stampa 4D, i robot soft stampati in 3D sono robot che si muovono senza l’uso dell’elettronica di bordo. Questi oggetti tendono a presentare una struttura che, se esposta all’ambiente, li fa comportare in un certo modo. I ricercatori della Purdue University , ad esempio, hanno utilizzato una stampante 3D Form 2 per creare robot che, una volta compressi, fanno piegare e piegare gli arti su un robot quadruplicato in modo che il robot si muova in avanti.
Autoguarigione: può anche essere considerato un tipo di stampa 4D, a seconda di chi chiedi. Utilizzando un fotopolimero sviluppato appositamente, i ricercatori dell’USC sono stati in grado di stampare oggetti che, se tagliati a metà, potevano ricongiungere parti disparate in seguito all’esposizione a temperature comprese tra 40 e 60 ° C (104-140 ° F).

Spostamento di forma: correlata anche alla stampa 4D e alla robotica leggera è l’idea di oggetti di stampa 3D le cui forme possono essere modificate dopo la fabbricazione. Un team di Harvard ha sviluppato un framework per i disegni che possono essere piegati e riconfigurati per cambiare forma una volta costruiti. In alcuni casi, queste strutture cambiano forma attraverso la manipolazione della mano (ispirata ai disegni degli origami). In altri, i tubi pneumatici vengono utilizzati per spingere l’aria verso i robot morbidi stampati in 3D per guidare il loro spostamento di forma. Finora, il loro lavoro è stato distribuito principalmente per la struttura macroscala, dove i progetti sono più facili da manipolare ed esplorare, ma i principi alla base del lavoro possono essere applicati anche alle microstrutture.

In questa serie di materiali progettati, esploreremo alcune di queste possibilità, le varietà delle tecnologie di stampa 3D utilizzate e alcuni dei risultati di questa ricerca.

Be the first to comment on "Metamateriali per la stampa 3D"

Leave a comment

Utilizzando il sito, accetti l'utilizzo dei cookie da parte nostra. maggiori informazioni

Questo sito utilizza i cookie per fornire la migliore esperienza di navigazione possibile. Continuando a utilizzare questo sito senza modificare le impostazioni dei cookie o cliccando su "Accetta" permetti il loro utilizzo.

Chiudi