Come creare nuovi materiali con le mesostrutture cellulari e la stampante 3D.
Cosa sono le mesostrutture cellulari?
Le mesostrutture cellulari sono un metodo per creare materiali che hanno particolari caratteristiche meccaniche. La definizione di mesostruttura è: la struttura intermedia, tra la microstruttura e la macrostruttura, che forma un materiale. Nella immagine si può notare come la mesostruttura sia formata da 6 microstrutture perfettamente identiche. Le microstrutture sono allineate ad esagono. L’immagine è estrapolata da una struttura stampata in 3D.
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Un esempio che mi ha chiarito il concetto è stato pensare a come è formato un pino. Possiamo associare il concetto di microstruttura all’ago di pino. Più aghi di pino disposti in varie posizioni formano la mesostruttura. E’ la mesostruttura che differenzia un tipo di pino dall’altro. Una immagine è più chiara di mille parole.
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Perchè le mesostrutture sono interessanti nella stampa 3D?
Quando si tratta di creare oggetti con le stampanti 3D, i tipi più comuni di materiali utilizzati sono le plastiche PLA e ABS. Questi materiali sono robusti, ma poco flessibili. Queste plastiche non sono adatte per stampare oggetti che devono piegarsi, pur rimanendo forti. La stessa cosa vale per molti altri materiali, sia realizzati con la stampa 3D, che in modo tradizionale. Metallo, fibra di carbonio, altre materie plastiche, vetro, e centinaia di altri materiali hanno questo difetto. L’utilizzo di mesostrutture stabilisce le caratteristiche di alcuni materiali inventati dall’uomo come puoi vedere in questa breve relazione. In futuro l’utilizzo di questa tecnica ci permetterà di riprodurre le opere d’arti create dalla natura come per esempio la sintesi a bassa temperatura di ceramica nelle conchiglie.
Come realizzare una mesostruttura utile con la stampa 3D?
Uno studente di nome Andreas Bastian ha creato una mesostruttura con la sua stampante 3D a filamento e l’ha resa disponibile su thingiverse. E’ partito dal concetto di struttura a nido d’ape che viene usata per alleggerire i materiali mantenendo intatta la loro robustezza. Esempi di vita quotidiana si possono trovare nei mobili o nei cartoni da spedizione. Un’altro esempio interessante creato da Carolyn Seepersad riguarda una ricerca sui nuovi modi per fabbricare oggetti di ingegneria meccanica quali: nuove ali di aereo con la stampa 3D, scambiatori di calore e strutture per l’assorbimento acustico. Anche noi possiamo divertirci a costruire nuove applicazioni con il fai da te ed una stampante 3D. Una applicazione fashion è stato creato da una studentessa d’arte Danit Peleg, che con questa tecnica, ha realizzato un intera sfilata di moda. Qui trovi un nuovo modello di manubrio per bicicletta realizzato in carbonio e plastica con la stampa 3D. Al posto di un tipico tubo ripiegato si utilizza una struttura a reticolo e materiali più leggeri. Il risultato è un manubrio più leggero con la stessa resistenza meccanica.
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