4D printing: l'evoluzione della stampa 3D

Le potenzialità delle stampanti 3D si applicano agli ambiti più svariati: dalla medicina alla prototipazione nel settore industriale, dalle automobili all’edilizia. Il prossimo step evolutivo di questa tecnologia è quello che porterà al 4D printing, un processo basato sull’impiego di materiali che, dopo aver assunto una forma prestabilita, sono in grado di variare la loro struttura sull’azione di agenti esterni come calore, umidità o luce.

Gli esperimenti condotti finora hanno fatto intravedere una tecnica promettente, ma ancora troppo acerba: la stampa è lunga e complessa, la scelta dei materiali attualmente ridotta a pochi polimeri dalla consistenza morbida, il che ne limita l’applicabilità in contesti reali. Dalla collaborazione di ricercatori della Singapore University of Technology and Design, del Georgia Institute of Technology, della Xi’an Jiaotong University e della Zhejiang University arriva però una novità interessante. Si tratta di un nuovo approccio basato sull’integrazione della programmazione meccanica degli step attuati in fase di post-produzione, direttamente nel processo di stampa 3D.

Un procedimento complesso: si parte ottenendo il modello tridimensionale da realizzare attraverso una simulazione condotta al computer, si passa poi alla sua realizzazione all’interno di una stampante e infine dall’applicazione immediata del calore per modificarne in modo permanente la forma. Il segreto è rappresentato dal materiale utilizzato. Non più un semplice polimero, ma una lega composita, formata da una parte rigida e da una morbida: la prima modifica la propria struttura solo quando scaldata, causando così il rilascio delle tensioni interne e variando l’intera configurazione. Successivamente, grazie all’effetto memoria, l’oggetto potrà assumere in maniera precisa una forma o l’altra al semplice variare della temperatura.

Così Martin Dunn, professore della Singapore University of Technology and Design, spiega le potenzialità del 4D printing e i settori che un giorno potrebbero beneficiarne.

Il punto di forza di questo progetto è che la stampa 4D costituisce un metodo per creare strutture tridimensionali riprogrammabili complesse e ad elevata risoluzione. Le si potrà utilizzare negli ambiti più svariati: dai dispositivi biomedicali all’elettronica, fino ai prodotti consumer. Spalanca inoltre le porte a un nuovo paradigma in termini di product design: le componenti possono essere progettate fin dall’inizio per assumere diverse configurazioni durante l’utilizzo.