La stampa 3D può avere un ruolo concreto anche quando l’obiettivo non consiste nel progettare una macchina da zero, ma nel prolungare la vita di un sistema costruito quasi un secolo fa. È quanto mostra il progetto realizzato da Jerry Adcock e Andrew Harris, studenti del corso di Mechanical Engineering Technology della University of Arkansas at Little Rock (UA Little Rock), che hanno sviluppato un nuovo sistema per azionare elettricamente l’apertura e la chiusura della cupola dell’osservatorio universitario.
Il lavoro, denominato Project Stargate, è nato come progetto conclusivo del percorso di studi, ma si è trasformato in un intervento destinato all’utilizzo quotidiano. La sfida principale era chiara: migliorare sicurezza e facilità d’uso senza alterare in modo invasivo una struttura risalente al 1930.
In questo contesto la produzione additiva ha permesso di realizzare diversi componenti specifici per l’installazione, adattandoli alla geometria e ai vincoli di un impianto che non era stato progettato pensando a un futuro sistema di automazione.
Un osservatorio con quasi un secolo di storia
La cupola dell’osservatorio della University of Arkansas at Little Rock fu costruita nel 1930. La sua storia precede quindi di diversi decenni l’installazione nel campus universitario.
La struttura era stata fatta costruire dall’editore e dirigente del settore giornalistico Frederick Allsopp per la moglie, appassionata di astronomia. Nel 1970 l’osservatorio fu donato alla University of Arkansas at Little Rock da J.W. Downs e successivamente installato sul tetto di Stabler Hall.
Nel periodo di maggiore attività, secondo la documentazione dell’università, l’osservatorio arrivò a ospitare fino a circa 70 eventi in un anno. Con il passare del tempo l’utilizzo diminuì e la struttura rimase inattiva per diversi anni.
Un nuovo impulso arrivò nel 2024, quando l’università organizzò attività pubbliche in occasione della Great North American Eclipse dell’8 aprile. La partecipazione e l’interesse generati dall’evento contribuirono alla decisione di recuperare l’osservatorio.
Il gruppo formato da docenti, personale tecnico e studenti ripulì quindi gli spazi, installò una nuova pavimentazione, effettuò lavori di verniciatura e preparò la cupola per il ritorno all’attività astronomica. Fu inoltre reinstallato un telescopio da 11 pollici.
L’osservatorio è tornato operativo nel marzo 2025.
Il problema della vecchia apertura manuale
La riqualificazione della struttura lasciava però aperto un problema meccanico importante.
Il sistema utilizzato per aprire e chiudere il portello della cupola era ancora basato su una manovella azionata manualmente. Una soluzione coerente con l’età dell’impianto, ma poco pratica per un osservatorio destinato a essere utilizzato da studenti, professori e visitatori.
La manovella sporgeva inoltre all’interno dello spazio dell’osservatorio. Non si trattava quindi soltanto di una questione di comodità: la sua posizione costituiva anche un elemento da considerare dal punto di vista della sicurezza.
Gregory Guisbiers, professore associato di fisica e astronomia presso la University of Arkansas at Little Rock, aveva espresso una richiesta molto semplice dal punto di vista dell’utilizzatore: sostituire la manovella con un comando a pulsante.
Trasformare quella richiesta in un sistema funzionante era però meno semplice.
Una struttura del 1930 non offre necessariamente punti di fissaggio, alimentazione elettrica, geometrie e interfacce meccaniche compatibili con componenti moderni. Modificarla in modo esteso avrebbe inoltre rischiato di compromettere il carattere storico dell’osservatorio.
Jerry Adcock e Andrew Harris hanno quindi impostato il progetto cercando di conservare il più possibile l’installazione esistente.
Da un apriporta da garage nasce il sistema di azionamento
Una delle idee decisive è arrivata durante le discussioni sul progetto.
Tony Adcock, padre di Jerry Adcock e professionista con oltre quarant’anni di esperienza nel settore aeronautico, disponeva di un kit per l’apertura automatica di una porta da garage che non utilizzava più. Il componente ha fornito agli studenti una possibile base per costruire il nuovo sistema.
Il progetto ha quindi seguito una logica di adattamento più che di sostituzione integrale.
Invece di progettare un motore dedicato, Jerry Adcock e Andrew Harris hanno lavorato sull’integrazione di un sistema di azionamento esistente con la meccanica della cupola.
Per alimentarlo è stato installato un inverter collegato a una batteria da 20 volt. Questa soluzione ha consentito di fornire energia al sistema senza intervenire sulla vecchia infrastruttura elettrica dell’osservatorio.
La scelta è significativa soprattutto dal punto di vista del retrofit. Quando si lavora su edifici o apparecchiature storiche, ridurre la quantità di modifiche permanenti può essere importante quanto ottenere le prestazioni richieste.
La University of Arkansas at Little Rock non ha indicato il produttore dell’apriporta utilizzato né quello dell’inverter da 20 volt. Non sono stati comunicati neppure modello e marca della stampante 3D impiegata nel progetto.
La stampa 3D come strumento di adattamento
Andrew Harris si è occupato di gran parte delle attività operative svolte direttamente nel campus e ha utilizzato in modo esteso la stampa 3D per produrre componenti necessari al progetto.
La University of Arkansas at Little Rock non ha pubblicato un inventario completo dei pezzi realizzati, né ha specificato il materiale polimerico, la tecnologia di stampa o i parametri di produzione impiegati. Non è quindi possibile attribuire con certezza il lavoro a una determinata tecnologia FDM, FFF o ad altri processi senza introdurre informazioni non confermate.
Il dato interessante è invece il metodo produttivo.
Nei progetti di retrofit, le geometrie disponibili sono spesso definite da strutture costruite molti decenni prima. Le dimensioni possono essere specifiche di un singolo impianto e i ricambi commerciali compatibili possono non esistere.
La produzione additiva consente di affrontare questo tipo di problema creando componenti in quantità molto ridotte, fino al singolo esemplare, senza dover predisporre stampi o utensili dedicati per ogni geometria.
Un progettista può misurare lo spazio disponibile, sviluppare il componente in ambiente CAD, produrre un prototipo, provarlo sull’impianto e modificare il modello digitale qualora siano necessarie correzioni.
È proprio questa capacità di iterazione che rende la stampa 3D interessante nel recupero di apparecchiature scientifiche, macchinari fuori produzione e sistemi caratterizzati da interfacce non standardizzate.
Progettare senza cancellare il carattere storico
Jerry Adcock aveva posto un ulteriore vincolo al progetto: le modifiche non dovevano apparire estranee alla struttura.
Il nuovo sistema doveva quindi svolgere una funzione moderna senza trasformare l’aspetto dell’osservatorio in un insieme evidente di aggiunte tecniche.
Questo principio è stato applicato anche a un elemento apparentemente secondario. Adcock ha progettato e stampato in 3D una targa destinata all’apparecchiatura. Dopo la stampa, la superficie è stata rifinita in modo da ricordare il bronzo invecchiato.
Sono state prodotte anche copie della targa per Andrew Harris e per il professor Srikanth Pidugu.
Il componente dimostra un altro possibile utilizzo della produzione additiva negli interventi su beni storici: non soltanto la produzione di parti funzionali, ma anche la realizzazione di elementi estetici personalizzati che possono essere rifiniti per dialogare visivamente con materiali e oggetti appartenenti a un’altra epoca.
Otto mesi tra progettazione, fabbricazione e prove
Jerry Adcock e Andrew Harris hanno lavorato al sistema per circa otto mesi.
I due studenti hanno suddiviso le responsabilità in base alle rispettive competenze. Harris ha seguito una parte consistente delle attività svolte sul posto e della produzione tramite stampa 3D, mentre Adcock ha contribuito in particolare alle lavorazioni e alla fabbricazione meccanica, mettendo a disposizione anche l’esperienza professionale maturata fuori dall’università.
Il progetto non si è fermato alla costruzione di un prototipo capace di muovere una volta il portello della cupola.
Secondo Srikanth Pidugu, direttore della School of Engineering and Engineering Technology della University of Arkansas at Little Rock, il livello di sviluppo raggiunto è stato superiore a quello normalmente richiesto a un progetto conclusivo universitario.
Gli studenti hanno lavorato su affidabilità, robustezza, facilità d’uso, sicurezza e manutenzione, continuando a modificare il progetto sulla base delle prove effettuate.
È una distinzione importante. Un prototipo dimostrativo può essere considerato riuscito se dimostra che un principio funziona. Un sistema installato in una struttura aperta a studenti, personale e pubblico deve invece continuare a funzionare nel tempo, essere comprensibile per gli utilizzatori e consentire interventi di manutenzione.
Un progetto universitario destinato all’utilizzo reale
La School of Engineering and Engineering Technology della University of Arkansas at Little Rock utilizza i progetti conclusivi anche per mettere gli studenti di fronte a problemi di progettazione completi.
Il corso di laurea in Mechanical Engineering Technology affronta l’applicazione dei principi dell’ingegneria e degli sviluppi tecnologici alla progettazione di prodotti e sistemi produttivi. Il Bachelor of Science comprende 122 ore formative ed è accreditato dalla Engineering Technology Accreditation Commission di ABET.
Nel caso dell’osservatorio, questo approccio ha portato gli studenti a confrontarsi contemporaneamente con progettazione meccanica, fabbricazione, installazione, produzione additiva, sicurezza, manutenzione e necessità dell’utilizzatore finale.
Non si trattava quindi di costruire un oggetto isolato in laboratorio. Ogni decisione doveva funzionare su una struttura già esistente e con vincoli definiti da quasi cento anni di storia.
Per Andrew Harris il progetto ha avuto anche una conseguenza professionale: l’esperienza maturata sull’osservatorio ha contribuito al suo percorso verso uno stage presso la Little Rock Water Reclamation Authority. Harris ha inoltre proseguito la formazione attraverso un programma online della Missouri University of Science and Technology.
Una cupola più semplice da utilizzare
Al termine dell’intervento, il vecchio sistema di azionamento manuale con la manovella sporgente è stato eliminato.
Gregory Guisbiers ha descritto l’osservatorio come dotato di rotazione elettrica della cupola e apertura elettrica, con un funzionamento più semplice per chi deve preparare una sessione di osservazione.
Questo aspetto acquista maggiore importanza considerando il nuovo utilizzo della struttura.
Dopo la riapertura del 2025, la University of Arkansas at Little Rock ha previsto diverse sessioni di osservazione durante l’anno. Le attività diurne consentono di osservare il Sole, le macchie solari e fenomeni come le eclissi, mentre quelle notturne possono essere dedicate a pianeti, sciami meteorici e galassie.
Automatizzare una parte delle operazioni necessarie per mettere in funzione la cupola significa quindi ridurre il lavoro manuale necessario prima e dopo ogni attività.
Produzione additiva e manutenzione di sistemi fuori standard
Il progetto della University of Arkansas at Little Rock offre soprattutto un esempio utile di come la stampa 3D possa inserirsi nei processi di manutenzione e aggiornamento di apparecchiature non standard.
Non tutte le applicazioni della produzione additiva richiedono componenti complessi, materiali avanzati o produzioni industriali su larga scala.
In molti casi il valore deriva dalla possibilità di realizzare un pezzo specifico per una singola macchina.
Una struttura costruita nel 1930 rappresenta quasi per definizione un problema di questo tipo. I suoi progettisti non potevano prevedere gli attuali sistemi di motorizzazione, l’elettronica moderna o la disponibilità di strumenti digitali per la progettazione e la produzione.
La stampa 3D offre invece la possibilità di creare l’interfaccia tra questi due mondi: da una parte una macchina o una struttura che si vuole conservare, dall’altra componenti e sistemi di controllo contemporanei.
Il vantaggio non consiste necessariamente nel sostituire la lavorazione meccanica tradizionale. Nel progetto Project Stargate, infatti, le competenze di fabbricazione convenzionale di Jerry Adcock sono state complementari al lavoro di stampa 3D svolto da Andrew Harris.
È proprio la combinazione delle tecniche a risultare interessante: lavorazioni tradizionali per le parti che le richiedono e produzione additiva per gli elementi personalizzati, i prototipi e i componenti difficili da reperire sul mercato.
Conservare una struttura significa anche mantenerla utilizzabile
La storia dell’osservatorio di UA Little Rock mostra infine che la conservazione di una struttura scientifica non coincide necessariamente con il mantenimento di ogni componente nelle condizioni operative originarie.
La cupola è stata costruita nel 1930, trasferita nel campus nel 1970, utilizzata per attività astronomiche, rimasta inattiva per anni e infine recuperata e riaperta nel 2025.
Il nuovo sistema sviluppato da Jerry Adcock e Andrew Harris costituisce un ulteriore capitolo di questa evoluzione.
L’intervento non sostituisce la struttura storica con una nuova, ma cerca di renderla più semplice da utilizzare intervenendo sui punti in cui la tecnologia originale era diventata poco pratica.
La produzione additiva ha fornito agli studenti uno degli strumenti necessari per progettare componenti intorno a una macchina già esistente, invece di costringere la macchina ad adattarsi a componenti standard.
È un approccio che può trovare applicazione anche fuori dall’astronomia: apparecchiature scientifiche, macchine utensili, sistemi museali, strumenti didattici e piccoli impianti industriali possono presentare problemi simili quando i ricambi originali non sono più disponibili o quando è necessario integrare funzioni moderne senza ricostruire l’intero sistema.
Project Stargate dimostra così una caratteristica concreta della stampa 3D: la capacità di produrre pochi componenti progettati intorno a un problema preciso e inserirli all’interno di un sistema esistente, mantenendo un equilibrio tra conservazione, funzionalità e manutenzione.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)
