Gli edifici del futuro si ispireranno alle ossa, con la stampa 3D

Gli edifici del futuro saranno stampati in 3D e ispirati alla struttura delle ossa umane: Un team di ricercatori delle prestigiose università americane di Purdue, Cornell e Case Western si sta ispirando alle ossa umane per realizzare strutture più resistenti fatte con la stampa 3D. La nuova scoperta porterà un ulteriore livello di sicurezza e durabilità per edifici, aerei e altri prodotti creati con stampanti a tre dimensioni.

La tecnologia del 3D printing infatti è già molto sviluppata e manca poco perché oggetti realizzati con questa tecnica diventino diffusi e presenti in tutte le aree di lavoro. Gli studiosi hanno imitato i materiali naturali trovati nello scheletro umano per affinare le parti stampate grazie alle ultime innovazioni tecnologiche.

Edifici del futuro

Nell’edilizia le travi sono utilizzate per sostenere le strutture dall’interno, fornendo capacità di reggere carichi per un lungo lasso di tempo. Si è scoperto che le nostre ossa funzionano in modo simile: queste parti del corpo devono la loro forza a una struttura porosa nota come trabecola, composta da montanti verticali simili a piloni e sostegni orizzontali a forma di travi rettangolari. Le ossa con trabecola a maggiore densità sono più forti e più resistenti, mentre le ossa meno dense (a causa di invecchiamento o malattia) diventano più fragili. Nel loro studio, i ricercatori hanno scoperto che i montanti orizzontali nell’osso erano principalmente responsabili della resistenza alla fatica, mentre quelli verticali erano legati alla rigidità e alla forza. Questa scoperta non ha portato benefici solo alla conoscenza dell’organismo umano, ma è stata subito implementata per la stampa 3D.

Materiali del futuro: Cemento prodotto con le stampanti 3D

Fra le ultime innovazioni portate dalla stampa 3D c’è anche quella delle case create da zero. In questo caso è il cemento il materiale ad essere stampato, dimostrando la versatilità e utilità di questa tecnologia avanzata. Dato che la stampa 3D nelle costruzioni continua a progredire, le strutture interne svolgono un ruolo importante nella produzione di case realmente utilizzabili. Integrando la struttura architettonica ispirata all’osso nel cemento mentre viene stampato, sarà possibile ottimizzare muri, pareti e soffitti per far sì che durino più a lungo. Al fine di testare la teoria ossea, il laboratorio di Purdue ha progettato strutture polimeriche stampate in 3D con geometrie ispirate alla trabecola. Le simulazioni di queste strutture hanno dimostrato quanto cruciali fossero le travi orizzontali nella resistenza alla fatica; i ricercatori hanno determinato che più spessi sono i montanti orizzontali, più a lungo durano i campioni di polimero, il tutto senza aggiungere una dose di materiale eccessiva.

Ossa come edifici

“Le ossa sono edifici: hanno queste colonne che reggono la maggior parte del carico e delle travi che collegano le colonne- ha detto Pablo Zavattieri, professore a Purdue – possiamo imparare da questi materiali per crearne altri stampati in 3D più robusti e compatti. Quando le persone invecchiano, perdono prima i segmenti orizzontali, aumentando la probabilità che l’osso si rompa da più carichi ciclici”. “Quando abbiamo eseguito simulazioni della microstruttura ossea sotto carico ciclico, siamo stati in grado di vedere che le deformazioni si sarebbero concentrate in questi montanti orizzontali; aumentando lo spessore di queste parti siamo stati in grado di mitigare alcuni dei danni osservati. Creare un materiale più resistente senza renderlo maggiormente pesante significherebbe che le strutture stampate in 3D potrebbero essere costruite sul posto e trasportate in poco tempo” è la speranza dello studioso a capo del progetto.