Un gruppo di ricercatori della Western University in Canada ha sviluppato un software libero che consente di ottenere filamenti personalizzati per stampa 3D partendo da plastica riciclata. Il programma, denominato SpecOptiBlend, è stato progettato per risolvere una delle problematiche più comuni nel riciclo di materiali plastici destinati alla produzione additiva: l’inconsistenza cromatica dei materiali riciclati.
Grazie a questo strumento, gli utenti possono generare filamenti con colori su misura, migliorando al contempo la qualità estetica dei pezzi stampati e promuovendo l’integrazione concreta dei principi dell’economia circolare nella fabbricazione digitale. Il software si inserisce nel contesto della produzione additiva distribuita da materiali riciclati (nota anche come DRAM: Distributed Recycling and Additive Manufacturing), che mira a decentralizzare la produzione attraverso il riutilizzo locale dei rifiuti plastici.
Dalla teoria del colore alla stampa 3D: come funziona SpecOptiBlend
Il team di ricerca, composto da Kimia Aghamohammadesmaeilketabforoosh ( si è giusto non è un refuso), Joshua Givans, Joshua M. Pearce e Morgan Woods, ha integrato nel software un modello di calcolo in grado di prevedere e ottimizzare le combinazioni di colore per la stampa 3D.
Il programma è pensato per lavorare in sinergia con i Recyclebot, dispositivi open-source che permettono di trasformare i rifiuti plastici in filamento per stampanti 3D. Il sistema combina elementi di teoria del colore, modellazione spettrale e algoritmi di ottimizzazione, permettendo all’utente di prevedere il risultato cromatico finale sulla base delle plastiche di partenza.
Analisi spettrale e ottimizzazione del colore
Nel processo sperimentale, i ricercatori hanno analizzato campioni compressi di plastica riciclata per determinarne la riflettanza spettrale. I dati raccolti sono stati elaborati secondo la teoria di Kubelka-Munk, un modello usato per stimare la resa cromatica dei materiali opachi.
Il cuore del sistema di ottimizzazione è rappresentato da tre approcci algoritmici differenti:
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Metodo Nelder-Mead
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BFGS a memoria limitata con vincoli (L-BFGS-B)
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Programmazione quadratica a minimi quadrati (SLSQP)
Per valutare l’efficacia di ciascun metodo, sono stati utilizzati criteri di precisione come la differenza di colore ΔE CIE-2000 e il valore RMS (root mean square). I risultati hanno evidenziato che il metodo Nelder-Mead rappresenta il miglior compromesso tra accuratezza cromatica e semplicità computazionale, risultando ideale per un’applicazione pratica e accessibile.
Versatilità e sostenibilità del modello DRAM
Il progetto si inserisce nel più ampio contesto della produzione decentralizzata tramite stampa 3D da plastica riciclata. Questo approccio consente di produrre in autonomia oggetti personalizzati – dalle soluzioni didattiche agli strumenti per la casa, fino a dispositivi di supporto per persone con disabilità – utilizzando file digitali gratuiti e materiali riciclati ottenuti localmente.
Tale modello risponde all’esigenza di ridurre i costi e l’impatto ambientale legati alla produzione industriale convenzionale, offrendo una via alternativa alla fabbricazione di beni di consumo, con vantaggi economici e ambientali significativi.
Colorazione avanzata nella stampa 3D: altre ricerche a confronto
Oltre allo sviluppo del software SpecOptiBlend, l’articolo fa riferimento ad altri esempi significativi di ricerca nell’ambito della stampa 3D multicolore e sostenibile.
1. Inchiostri fotonici a cristalli liquidi (Eindhoven University of Technology)
Nel 2021, un gruppo di ricerca dell’Università di Tecnologia di Eindhoven ha presentato un inchiostro a cristalli liquidi iridescenti utilizzabile con tecnologie di stampa 3D basate su scrittura diretta (DIW). L’inchiostro, ispirato a fenomeni naturali come le ali delle farfalle e le cuticole degli insetti, cambia colore a seconda dell’angolo di osservazione.
Il comportamento ottico dell’inchiostro è determinato dall’allineamento elicoidale delle molecole, modificabile durante la stampa regolando la velocità di deposizione. Le applicazioni ipotizzate includono illuminazione decorativa, sensori indossabili e componenti per dispositivi di realtà aumentata.
2. ArtSea Ink: bioinchiostri colorati a base di alginato (Pacific Northwest National Laboratory)
Un altro progetto riguarda la formulazione di bioinchiostri ecocompatibili a base di alginato estratto da alghe brune. I ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory hanno sviluppato ArtSea Ink, una linea composta da otto colori, ottenuti combinando l’alginato con pigmenti di mica.
Questi materiali, grazie alla loro capacità di formare gel a temperatura ambiente, risultano particolarmente adatti a stampa 3D a bassa temperatura. Gli esempi dimostrativi includono un modello anatomico del cervello umano e una lucciola fluorescente, illustrando l’uso di questi inchiostri sia per applicazioni educative sia per progetti artistici.
Il software SpecOptiBlend rappresenta un contributo concreto alla produzione sostenibile tramite stampa 3D, in particolare per chi desidera riutilizzare plastica riciclata ottenendo risultati di qualità anche dal punto di vista estetico. Integrando teoria del colore, ottimizzazione algoritmica e strumenti open-source, questo progetto dimostra la possibilità di coniugare accessibilità tecnica e responsabilità ambientale nel contesto della fabbricazione distribuita.
