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E se la Stampa 3D fosse già superata? Ecco il futuro 4D printable

In un presente in cui il progresso corre veloce è possibile già affermare che la stampa 3D inizi a essere “obsoleta”. Il motivo? C’è un mondo in divenire, quello del 4D printable, che si fa sempre più spazio. Ecco come.

Se pensiamo che il mondo printable sia vincolato a un piano cartesiano xyz, ci sbagliamo di grosso. Adesso, ammiriamo la quarta dimensione, il tempo, e rimaniamo stupiti per le infinite applicazioni dei nuovi ritrovati. D’altronde il tempo e il cambiamento sono concetti cardine della realtà.

Dal Panta rei di Eraclito all’Evoluzione di Darwin, dopo la Relatività di Einstein fondato sul tempo, produrre una tecnologia incapace di sfruttare il cambiamento significava produrre una tecnologia incapace di esplicare al massimo le sue potenzialità.

È per questo che già alla fine dell’Ottocento, anni luce lontani dall’idea di produrre oggetti da file immateriali, Lagrange nel suo “Mécanique analytique” già guardava a una meccanica 4D, operante in tre dimensioni spaziali e una temporale.

Oggi, finalmente, possiamo stampare oggetti con classiche stampanti 3D e attendere il loro cambiamento.

«La capacità di un materiale di trasformarsi in una nuova forma, riduce la necessità di costruire una nuova componente per ogni nuova applicazione e, di conseguenza, può portare a significativi risparmi sui costi. La sfida che i ricercatori hanno affrontato è la creazione di un materiale che sia forte e malleabile e che mostri un comportamento diverso quando esposto a stimoli diversi»ha spiegato la professoressa Anna C. Balazs, a capo della ricerca insieme a Olga Kuksenok.

Leggi anche: Il video che mostra com’è stato il 2015 della stampa 3D

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Le applicazioni future

La possibilità di più evoluzioni per lo stesso oggetto si è ottenuta grazie all’impiego di fibre sensibili alle variazioni di luminosità, inserite in un gel sensibile alle variazioni di temperatura. Si è scoperto che, quando ancorato a una superficie, il materiale si piega in una direzione se esposto alla luce, nell’altra se esposto a calore. Inoltre, una volta eliminato lo stimolo esterno, si accartoccia a fisarmonica se prima era stato riscaldato oppure si arriccia se prima era stato illuminato. Pertanto il campione ha comportamenti completamente programmabili perché prevedibili.

Tutto ciò apre molteplici strade applicative per il materiale. I designer già pensano a oggetti in grado di auto-assemblarsi

In campo idraulico si pensa a tubature che si espandono o si restringono a seconda del volume d’acqua che le attraversa, oppure a valvole che si aprono o contraggono in risposta alla diversa temperatura dei fluidi. Il settore medico-sanitario, uno dei campi di applicazione principali per la stampa 3D altrettanto potrebbe essere per la stampa 4D. Pensiamo a impianti o protesi capaci di modellarsi da sé in base alle necessità. Pensiamo al futuro del settore farmaceutico. Forse un giorno stamperemo sistemi a rilascio controllato che, cambiando conformazione, diffondono il farmaco solo in certi ambienti perché stimolati da certi fattori; si potrà così curare in maniera diretta e localizzata, senza compromettere altri organi?

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I benefici per la robotica

Ma anche la robotica risentirà positivamente di queste nuove scoperte, in particolare il ramo della soft-robotic (robotica “morbida”). Le sonde utilizzate per esaminare strutture delicate, come ad esempio gli organi interni, potrebbero essere 4D printable.

Realizzate in materiali duttili, non avranno una forma che le rende difficili da introdurre nel corpo, perché potranno modificarla e assumere la configurazione migliore a seconda dell’ambiente in cui effettuare l’analisi. La ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista Materials Horizons, da parte della Royal Society of Chemistry. Ora ci si concentrerà sulla personalizzazione della disposizione delle fibre. L’idea per il futuro è quella di creare strutture hand-like, capaci di afferrare o eseguire altre funzioni in risposta agli stimoli ambientali. Certamente, da una tecnologia così fortemente legata alla stampa 3D, che si presenta come sua naturale evoluzione, ci aspettiamo grandi conquiste.

Andrea La Frazia

Questo post è apparso originariamente sul blog di Open Biomedical Iniziative (si ringrazia lo staff). L’Open BioMedical Initiative è un’iniziativa nonprofit globale di supporto alla Biomedica tradizionale, impegnata nello sviluppo collaborativo e nella distribuzione di tecnologie e dispositivi biomedicali in chiave low costopen source e stampabili in 3D.

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