Un approccio innovativo per la previsione e l’ottimizzazione delle strutture stampate in 3D
Un gruppo di ricerca internazionale, guidato dall’Università Carlos III di Madrid (UC3M) in collaborazione con l’Università di Oxford, l’Imperial College di Londra e il centro di ricerca materiali BC nei Paesi Baschi, ha sviluppato un modello computazionale capace di rendere prevedibile e ottimizzabile il comportamento delle strutture multifunzionali ottenute tramite stampa 3D. Lo studio, finanziato dalla Fondazione BBVA attraverso un finanziamento Leonardo, è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications e apre la strada a nuove applicazioni in biomedicina, robotica morbida e ingegneria avanzata.
Controllo della struttura interna per una maggiore efficienza
Secondo Daniel García-González, docente di Meccanica dei mezzi continui e Teoria strutturale presso l’UC3M e tra gli autori della ricerca, i materiali termoplastici conduttivi rappresentano una soluzione promettente perché combinano la capacità di trasmettere segnali elettrici con una buona stabilità strutturale. Tuttavia, una delle principali difficoltà nella loro produzione è il controllo della loro struttura interna. “La connessione tra i filamenti e la presenza di cavità microscopiche influenzano sia la resistenza meccanica che la capacità di trasmissione dei segnali”, spiega García-González.
Attraverso l’integrazione di simulazioni numeriche e test sperimentali, il team è riuscito per la prima volta a controllare questi aspetti, migliorando la prevedibilità delle prestazioni di questi materiali.
Applicazioni per nuove tecnologie di stampa 3D
Uno degli aspetti più rilevanti dello studio è che i metodi sviluppati possono essere applicati ad altre tecnologie di stampa 3D, in particolare a materiali più morbidi. Javier Crespo, anch’egli docente di Meccanica dei mezzi continui e Teoria strutturale presso l’UC3M, evidenzia come questa scoperta possa gettare le basi per nuove applicazioni nel settore della produzione additiva.
“Questa metodologia può essere adottata in diverse tecnologie di stampa 3D, specialmente per materiali più flessibili”, afferma Crespo. Le possibili applicazioni spaziano dalla produzione di robot morbidi fino alla generazione di dati per l’addestramento di algoritmi di apprendimento automatico.
Nuove prospettive per materiali intelligenti
Emilio Martínez-Pañeda, professore all’Università di Oxford e coautore dello studio, sottolinea che questa ricerca offre nuove opportunità nello sviluppo di materiali e sensori intelligenti, con potenziali applicazioni nel settore aerospaziale e nel monitoraggio delle infrastrutture.
García-González aggiunge che i materiali sviluppati potrebbero essere impiegati anche in dispositivi medicali, come cerotti o bende capaci di monitorare il movimento del ginocchio. In caso di infortunio, il sistema potrebbe segnalare il superamento di soglie critiche di carico, contribuendo alla prevenzione di danni muscolari.
