GLi squali con i denticoli della loro pelle stampati in 3d sono il futuro nella progettazione degli aerei di nuova generazione

Strutture stampate 3D ispirate agli squali aprono la strada per droni, aerei e turbine eoliche di nuova generazione
È un uccello! È un aereo! È uno squalo ?!

I ricercatori dell’Università di Harvard hanno rivolto la propria attenzione ai più feroci predatori sottomarini, gli squali, per trarre ispirazione nella progettazione di aerei di nuova generazione, droni, turbine eoliche e automobili. Secondo i ricercatori, la pelle di squalo può fornire preziose informazioni sulla creazione di strutture più aerodinamiche.

Il team responsabile del progetto, composto da biologi e ingegneri evolutivi dell’Università di Harvard e membri della University of South Carolina, ha recentemente dimostrato la capacità di stampare in 3D una struttura ispirata alla pelle degli squali che potrebbe aiutare a inaugurare una nuova generazione di aeromobili più aerodinamici , droni e altri sistemi. Il lavoro è stato pubblicato sul  Journal of the Royal Society Interface.

Ciò che il progetto mostra è che gli squali e gli aerei potrebbero non essere effettivamente così diversi come si potrebbe pensare. (Certo, solo quelli di SharkNado li hanno messi in relazione l’un l’altro).

“Entrambi sono progettati per muoversi in modo efficiente attraverso il fluido (acqua e aria), utilizzando la forma dei loro corpi per generare sollevamento e ridurre la resistenza”, si legge in un comunicato stampa sulla ricerca. “La differenza è che gli squali hanno circa 400 milioni di anni di vantaggio sul processo di progettazione”.

La pelle di squalo è speciale in quanto sembra liscia, ma in realtà è ricoperta da migliaia di piccole squame chiamate denticoli. Questi dentelli, che il professor George Lauder paragona ai denti umani, hanno forme e dimensioni diverse a seconda di dove si trovano sul corpo dello squalo.

Fino ad ora, gli scienziati hanno generalmente creduto che la funzione principale dei denticoli fosse la riduzione della resistenza mentre nuotava lo squalo, ma ora i ricercatori di Harvard hanno motivo di ritenere che potrebbero effettivamente migliorare la portanza .

Questa scoperta è stata in parte aiutata dalla stampa 3D, che è stata utilizzata per ricreare i denticoli dello squalo a pinna corta  mako per diversi esperimenti. Il mako , una delle specie di squalo più veloci che vagano per gli oceani, ha un tipo specifico di denticolo, notevole per le  tre creste sollevate (come un tridente, dicono i ricercatori).

Il team di ricercatori di Harvard ha scannerizzato i denticoli dello squalo usando uno scanner micro-CT e quindi ha integrato le strutture del denticolo 3D su una struttura alare curva. Questa parte, nota come profilo alare, è stata poi stampata in 3D e testata per le sue proprietà aerodinamiche.

“I profili aerodinamici sono una componente primaria di tutti i dispositivi aerei”, ha elaborato August Domel, lo studente di dottorato di Harvard che è stato il primo autore dello studio. “Volevamo testare queste strutture sui profili alari come un modo per misurare il loro effetto su portanza e resistenza per applicazioni nella progettazione di vari dispositivi aerei come droni, aeroplani e turbine eoliche”.

Dopo numerosi test sui profili aerodinamici del profilo del denticolo (più versioni sono state stampate in 3D) all’interno di un serbatoio per il flusso d’acqua, i ricercatori hanno scoperto che le strutture del denticolo non solo riducevano la resistenza, ma anche un sollevamento efficacemente aumentato. Il team li paragona anche a “generatori di vortici di potenza elevata e a basso profilo”, che sono integrati nella maggior parte delle macchine e degli aerei e contribuiscono a modificare il flusso d’aria sul veicolo per migliorarne l’aerodinamica.

I denticoli  scansionati in 3d sono integrati sulla superficie di una struttura aerodinamica per la stampa 3D

“Questi generatori di vortici  degli squali raggiungono un incremento del rapporto di portanza fino al 323% rispetto a un profilo alare senza generatori di vortici”, ha aggiunto Domel. “Con questi progetti di proof-of-concept, abbiamo dimostrato che questi generatori di vortici di ispirazione biologica hanno il potenziale per sovraperformare i design tradizionali.”

I numeri lo dimostrano: la pelle di squalo stampata in 3D potrebbe benissimo essere il futuro di aerei, droni, automobili e turbine.

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