+Stampa 3D al CSAIL MIT: inchiostro programmabile Photo-Chromeleon ispirato alla natura
Ancora una volta, gli scienziati sono ispirati dalla natura nel loro lavoro, e qui – intensamente. Gli autori Yuhua Jin, Isabel Qamar, Michael Wessely, Aradhana Adhikari, Katarina Bulovic, Parinya Punpongsanon e Stefanie Mueller spiegano il loro ultimo lavoro in ” Photo-Chromeleon: ri-programmabili trame multicolori usando coloranti fotocromatici “.
Mentre il fascino del camaleonte continua nel corso dei secoli, nessuno è mai stato in grado di replicare la magia della loro pelle che cambia colore. Il team del MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory , tuttavia, sta applicando un tocco di questo fenomeno ai loro ultimi sforzi di stampa 3D, creando un inchiostro riprogrammabile che cambia colore in seguito all’esposizione ai raggi UV e ad altre fonti di luce. Il sistema PhotoChromeleon è costituito da numerosi coloranti spruzzati sulla superficie di un oggetto, consentendogli di cambiare colore in base alle esigenze.
“Mescolando i coloranti fotocromatici ciano, magenta e giallo (CMY) in un’unica soluzione e sfruttando i diversi spettri di assorbimento di ciascun colorante, possiamo controllare separatamente ciascun canale di colore nella soluzione”, affermano gli autori. “Il nostro approccio può trasformare tecniche di fabbricazione di singoli materiali, come il rivestimento, in processi multi-colore ad alta risoluzione.”
Il potenziale di personalizzazione è entusiasmante, consentendo l’utilizzo non solo in ambienti naturali (dove il colore rimane dopo essere stato applicato a causa della sua natura bi-stabile), ma anche altre applicazioni come vernice per auto, custodie per telefoni e persino articoli di moda come le scarpe .
“Questo speciale tipo di colorante potrebbe consentire un’intera miriade di opzioni di personalizzazione che potrebbero migliorare l’efficienza di produzione e ridurre gli sprechi complessivi”, afferma Yuhua Jin, postdoc del CSAIL e autore principale. “Gli utenti possono personalizzare le loro cose e il loro aspetto su base giornaliera, senza la necessità di acquistare lo stesso oggetto più volte in diversi colori e stili”.
Progredendo dall’ultimo sistema ColorMod , l’inchiostro PhotoChromeleon consente agli utenti di creare modelli complessi e persino “paesaggi ampi” in più colori. Un’interfaccia utente crea disegni e motivi, quindi il programma lo trasferisce sull’oggetto. Una volta che un oggetto viene rivestito e quindi esposto alla luce UV, i colori vanno da trasparenti a “saturazione completa” e possono essere desaturati a piacere, con l’intero processo per l’utente che richiede dai 15 ai 40 minuti. I disegni possono anche essere facilmente cancellati con la luce UV.
“Dando agli utenti l’autonomia di individualizzare i propri articoli, si potrebbero preservare innumerevoli risorse e le opportunità di cambiare in modo creativo i propri beni preferiti sono illimitate”, afferma la professoressa del MIT Stefanie Mueller.
Attualmente, ci sono ancora dei limiti nella gamma dei colori e in alcuni casi i ricercatori devono accontentarsi di avvicinarsi il più possibile a una tonalità specifica; tuttavia, hanno in programma di lavorare con scienziati dei materiali per completare l’intera tavolozza dei colori.
“Riteniamo che l’incorporazione di nuovi inchiostri multi-fotocromatici nei materiali tradizionali possa aggiungere valore ai prodotti Ford riducendo i costi e i tempi necessari per la fabbricazione di componenti automobilistici”, afferma Alper Kiziltas, specialista tecnico dei materiali sostenibili ed emergenti di Ford. “Questo inchiostro potrebbe ridurre il numero di passaggi necessari per produrre una parte multicolore o migliorare la durabilità del colore dagli agenti atmosferici o dal degrado UV. Un giorno potremmo persino essere in grado di personalizzare i nostri veicoli per capriccio. “
Jin è stato coautore del documento con i postdocs CSAIL Isabel Qamar e Michael Wessely. Aradhana Adhikari e Katarina Bulovic, ex allievi del MIT UROP, hanno contribuito così come allume del MIT e attuale professore di ingegneria presso l’ Università di Osaka Parinya Punpongsanon e Stefanie Mueller.
L’ex studentessa del UROP del MIT Aradhana Adhikari ha ricevuto il premio Morais e Rosenblum come Migliore UROP per i suoi contributi al progetto.
Siamo in grado di creare trame multicolori riprogrammabili da un singolo materiale. (a) Abbiamo mescolato insieme i coloranti fotocromatici CMY per creare il nostro inchiostro multicolore. (b) Dopo aver rivestito l’oggetto, utilizziamo (c) una sorgente di luce UV e un proiettore per controllare ciascun canale di colore su una base pixel per pixel, ottenendo trame multicolori ad alta risoluzione che possono essere riapplicate più volte.