Idee e strumenti
per evolvere
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Bruno Lenzi
Laureando in Ingegneria Elettronica-Biomedicale, si è occupato di Nanomedicina, Intelligenza Artificiale ed Estensione della Vita. E' responsabile dell'area biomedicale del Fablab di Città della Scienza. Ha fondato l’Open...

Stampa 4D: siete pronti per gli oggetti che cambiano da soli?

Bruno Lenzi
Ingegnere elettronico, Maker, Divulgatore scientifico

Quando anni fa raccontavo di stampa 3D ad amici e conoscenti dovevo sempre premettere che si trattava di una scommessa. Ero in realtà fermamente convinto che se ne sarebbe parlato sempre di più, ma cercavo di non essere troppo ottimista con chi aveva avuto la pazienza di ascoltarmi e credere a questa rivoluzione. Oggi invece è improbabile interessarsi alla tecnologia e non aver letto, almeno una volta, un articolo sulla stampa 3D.
Tutti voi avete a casa o in ufficio una stampante a inchiostro. Immaginate di scrivere su un foglio la lettera A. Il foglio entra nella stampante, l’inchiostro si deposita lungo gli assi x e y dando alla lettera A una larghezza e una profondità. Se ora andassimo a sovrapporre a questa A tante altre A identiche, la lettera diventerebbe un oggetto, con anche l’asse z: è riduttivo ma utile per spiegare il concetto alla base di qualcosa di potenzialmente disruptive.

A quelle che sono le dimensioni del 3D, larghezza, profondità, altezza, se ne aggiunge una quarta: il tempo

C’è però chi di questa tecnologia si è già stancato e cerca di andare oltre. Aggiungiamo allora un +1 e otteniamo la stampa 4D. A quelle che sono le tre dimensioni di cui sopra (larghezza, profondità, altezza), aggiungiamone una quarta, il tempo. Abbiamo così gli stessi oggetti (o disegni) della stampa 3D che però si modificano nel tempo, adattandosi e rispondendo all’ambiente circostante: smart objects.

Skylar Tibbits, direttore del MIT Self-Assembly Lab, presenta la stampa 4D

In questo TED, Skylar Tibbits, direttore del Massachusetts Institute of Technology Self-Assembly Lab, ha introdotto così questa tecnologia: «Stiamo esaminando la possibilità di programmare materiali fisici e biologici per cambiare forma, per modificare le proprie proprietà e persino interagire con il mondo circostante». Tutto questo mentre mostrava un materiale intelligente, stampato in 3D, alterare se stesso a contatto con l’acqua e diventando un cubo.

Molti passi avanti sono stati fatti a partire dal 2013, anno della presentazione di Tibbits, in un settore che, è bene precisare, per il momento è confinato all’interno dei laboratori di ricerca. Un esempio: prendendo spunto dalle ricerche del Self-Assembly Lab, scienziati dell’università di Wollongong hanno stampato, grazie a idrogel intelligente, una valvola medica che si aziona automaticamente al passaggio di acqua.
Lo stesso MIT ha cercato di applicare questa tecnologia a materiali più comuni quali il carbonio, la gomma e il legno, che ora possono reagire in maniera programmata a variazioni di temperatura, pressione e umidità. Per risolvere il problema della resistenza aerodinamica creata dal meccanismo di regolazione del flusso d’aria nel motore, è stata programmata della fibra di carbonio per adattarsi alla variazione del flusso stesso. Applicare questo meccanismo agli pneumatici delle auto permetterebbe di far sì che cambino automaticamente alle variazioni del terreno. E poi c’è il legno: dagli infissi al mobilio, si avrebbero strutture non deformabili grazie al continuo adattamento alle diverse condizioni ambientali.

Esempi di stampa 4D utilizzando il legno

Col passare del tempo sono aumentate sempre più le applicazioni della stampa 4D, dall’edilizia all’assistenza sanitaria, dal settore militare ai servizi pubblici, crescendo di pari passo gli stimoli ambientali ai quali reagire: luce, aria, rumore e via discorrendo.
Secondo un recente report a cura di MarketsandMarkets, in cui vengono analizzati i futuri trend più innovativi, il mercato della stampa 4D è stato valutato 60 milioni di dollari nel 2019 e 555 milioni nel 2025. Nei prossimi anni infatti, grazie al miglioramento e al perfezionamento di questa tecnologia, inizieranno a essere commercializzate le prime applicazioni, soprattutto nell’ambito della difesa nazionale.

Il mercato della stampa 4D varrà 60 milioni di dollari nel 2019 e 555 milioni nel 2025

Tra il 2018 e il 2019, presumibilmente, il mondo tangibile della stampa 4D sarà per il 55% costituto da applicazioni militari e per il restante 45% da utilizzi in ambito aerospaziale. Sempre secondo il rapporto, gli USA guideranno questo mercato, in particolare le medie-grandi industrie che contribuiranno ad abbassare il costo di lavorazione che, per ovvie ragioni, nei primi anni sarà molto alto e quindi permetterà a pochi attori di fare ricerca e sviluppo.

Il futuro ci dà continui stimoli da cogliere e indirizzare, ma soprattutto ci mostra, costantemente, che quello che c’è da creare è molto più di quanto già creato. Il principio cardine dell’evoluzione umana, la capacità di adattarsi, è stato applicato agli oggetti e ci è davvero difficile prevedere, a oggi, le possibili grandi implicazioni di una tecnologia di questo tipo.

3 agosto 2015