MIT: e gli origami si stampano in 3D

buckliball

Se ad un ingegnere si chiedesse di costruire una struttura instabile, andrebbe contro il principio base della sua disciplina, e probabilmente verrebbe scambiato per matto. Infatti, come spiega il professor Pedro Reis, esperto di ingegneria civile e ambientale e ingegneria meccanica del MIT - l’instabilità nell’ingegneria è comunemente associata al fallimento da evitare. Adesso, sempre secondo il professore, il paradigma sta cambiando, e la parola fallimento dovrà essere scambiata con funzionalità.

Due gruppi di ingegneri del MIT e della Harvard University, si sono ispirati ad un giocattolo chiamato Twist-O, per produrre un origami in 3D chiamato “buckliball”. La peculiarità di questa palla è quella di poter approfittare della propria instabilità meccanica, per collassare in modo reversibile; e ciò significa che senza l’utilizzo di parti mobili, la struttura della palla può assumere una diversa composizione.

La buckliball è dunque una pallina cava, composta da gomma morbida, che viene tenuta unita da piccole colonne leganti. Non possiede alcuna parte mobile, ma è costituita da 24 finestrelle distanziate con una precisione elevatissima. Quando, attraverso una siringa, viene ispirata l’aria all’interno della pallina, le colonne che legano la buckliball collassano. A quel punto avviene una “cascata cooperativa congiunta”, così come la chiamano i ricercatori. Infatti alcune colonne collassano in senso orario, altre in senso antiorario, il tutto con una estrema sincronizzazione che determina il passaggio dei buchi circolari, in ellissi verticali e orizzontali. Il risultato finale è un ottaedro rombo-cubico grande circa la metà della sfera iniziale.

Per la progettazione della buckliball, gli ingegneri si sono rifatti al fenomeno studiato da Leonhard Euler, nel 1757, che prevedeva di applicare il solito carico su tutte le travi di una struttura, per causare una deformazione.

I gruppi impegnati nella ricerca sono due, uno di Reis, e l’altro di Katia Bertoldi. Il team di Reis ha usato tecniche di fabbricazione digitale (stampanti 3D) per la produzione di oggetti dotati di geometrie precise, mentre quello della professoressa Bertoldi ha utilizzato il calcolo per analizzare in dettaglio i meccanismi del processo.

Le future applicazioni di questa scoperta potranno essere moltissime, anche se le prime previsioni prevedono la realizzazione di tetti e pareti abbattibili, di articolazioni mobili che non necessitano di parti meccaniche, e per la gioia dei bambini, di giocattoli trasformabili. Sempre secondo il professor Pedro Reis, sarebbe possibile creare un braccio robotico ottenuto da un unico blocco di materiale, progettato in modo da piegarsi a seconda delle necessità, e governato da un segnale di pressione.

Quel che è straordinario, in fondo, è che l’estrema semplicità del fenomeno, custodisce una così ampia gamma di applicazioni, senza dimenticare che la chiave del suo successo è la trasformazione dell’interpretazione di ciò che ieri era fallimento, in ciò che oggi è funzionalità.

Andrea Tasselli