Le ali delle forbicine stampate in 3d la nuova frontiera della tecnologia

I ricercatori del Politecnico federale di Zurigo in Svizzera e della Purdue University in Indiana, hanno tratto ispirazione dalle ali   dei dermotteri e utilizzano la stampa 3D per saperne di più sui principi del design degli origami.

Vedete, non solo i dermotteri o più comunemente le forbicine  apparentemente hanno la capacità di volare, ma il loro design delle ali è così sofisticato che potrebbe portare ad una migliore elettronica pieghevole, come le tende pieghevoli e altro ancora. Questo perché le ali dell’insetto sono costruite per piegarsi saldamente al suo corpo quando non sono in uso, in modo che possa scavare nel terreno senza danneggiarle.

Quando finalmente hano bisogno di prendere il volo, le ali si espandono in un unico movimento articolare e possono quindi ritrarsi senza alcuna attivazione muscolare. Le ali stesse avrebbero aumentato la superficie del padiglione di un fattore di 10 (presumibilmente il più alto “rapporto di piegatura” nel regno animale), e non richiedono alcuna attivazione muscolare per la stabilità durante il volo – qualcosa che ha intrigato i ricercatori.

Nello studio del meccanismo di volo del padiglione auricolare, il team ha utilizzato la stampa 3D per produrre un numero di modelli biomimetici di ala semplificati, che integravano le pieghe elastiche per ottenere una tecnica di piegatura simile a quelle delle ali reali.

I vari modelli ispirati alle ali stampati in 3D consistono in lastre di plastica rigide collegate tra loro da pieghe elastiche in resilina, uno “speciale biopolimero elastico”. I ricercatori sono riusciti a creare diverse molle variando la disposizione e lo spessore delle articolazioni tipi, e sono stati persino in grado di includere sia funzioni rotazionali che estensioni nello stesso giunto.

I ricercatori hanno anche cercato di riprodurre l’abilità dell’ala dei dermotteri  di stabilizzarsi in entrambi gli stati piegati ed estesi, un’impresa che si ottiene usando l’articolazione centrale a mezz’ala. “Questo punto blocca l’ala in posizione sia nello stato aperto che in quello chiuso”, ha affermato il ricercatore principale Jakob Faber.

Come un’ala del dermottero , l’ala stampata in 3D è dichiaratamente stabile quando è spiegata e può essere ripiegata su se stessa con un semplice tocco. Sebbene i prototipi stampati in 3D non siano altrettanto sofisticati quanto l’ala naturale  , gli scienziati stanno facendo progressi nello studio della sua fisiologia di tipo origami.

A valle, i ricercatori ritengono che la tecnologia pieghevole possa essere utilizzata per varie applicazioni, tra cui elettronica pieghevole, mappe e tende. Come ha spiegato Faber: “Una volta che hai spiegato queste cose, è spesso impossibile ripiegarle nella loro forma originale. Se, d’altra parte, si ripiegassero semplicemente automaticamente, ciò farebbe risparmiare un sacco di problemi “.

L’applicazione che ci ha davvero emozionato, tuttavia, è il viaggio spaziale. Gli scienziati ritengono che le strutture origami autopulenti e autobloccanti potrebbero essere utilizzate per produrre vele solari retrattili su satelliti o sonde spaziali. Nel contesto dell’esplorazione dello spazio, avere la capacità di espandersi nello spazio senza alcun attuatore o stabilizzatore potrebbe aiutare a ridurre spazio, peso ed energia nelle missioni di lancio.

I ricercatori hanno recentemente  pubblicato il loro studio, “Origini primaverili bioinspirati”, sulla rivista  Science.

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