La struttura di un materiale ne definisce le proprietà. La Facoltà di Scienze dei Trasporti dell’Università Tecnica Ceca conduce ricerche avanzate in questo settore e nutre grandi ambizioni: Migliorare in modo significativo i processi di produzione nel settore automobilistico, aeronautico o dell’esplorazione spaziale.. Immaginate di dover costruire la carrozzeria di un’automobile o una tuta spaziale che devono resistere a un impatto di determinata forza e deformarsi in un certo modo. Grazie a questa ricerca, si potrà raggiungere questo obiettivo semplicemente impostando dei parametri, e l’intelligenza artificiale genererà materiali e strutture raccomandate con proprietà che corrispondono esattamente alle esigenze desiderate. Tuttavia, questo tipo di ricerca richiede dati, molti dati, che devono essere raccolti attraverso esperimenti concreti. Ed è qui che interviene la stampa 3D!

Il professor Ondřej Jiroušek è responsabile di questa ricerca e ci ha mostrato come si fa: durante gli esperimenti vengono utilizzati degli oggetti stampati in 3D, ciascuno con una diversa struttura generata da una IA. Sembrano quasi i modelli decorativi dei concorsi di design 3D di Printables, ma in realtà sono un po’ più sofisticati.

“Ogni campione ha proprietà diverse e ogni struttura si comporta in modo diverso,” ci spiega il prof. Jiroušek. Ci mostra un campione stampato in 3D che ricorda un disco da hockey, ma con una particolare trama di riempimento visibile. “Sembra quasi un nido d’ape, ma è progettato per distribuire la forza di pressione in un certo modo.”

Gli esperimenti si svolgono in un laboratorio speciale per le prove dinamiche di materiali e strutture, chiamato Dynlab. È pieno di attrezzature scientifiche di ogni tipo, ma la più interessante è sicuramente la barra di pressione Split-Hopkinson, utilizzata per letteralmente sparare agli oggetti stampati in 3D. Si posiziona l’oggetto tra due barre e poi si lancia un proiettile da un cannone ad aria compressa. Il meccanismo d’impatto colpisce la prima barra che poi colpisce l’oggetto e lo deforma. Non è solo un esperimento divertente, ma le immagini dell’impatto osservate al rallentatore sono molto belle.

Abbiamo ottenuto risultati diversi su campioni diversi, da un foro relativamente poco profondo a un oggetto incrinato e deformato.
“L’obiettivo di questi esperimenti è quello di mappare e comprendere il comportamento di diverse strutture in determinati scenari. I risultati dell’esperimento possono essere poi tradotti in numeri e possiamo creare dei modelli matematici. La ricerca dovrebbe portare allo sviluppo di nuovi tipi di dispositivi di protezione o di strutture che proteggano dagli impatti,” ci spiega il prof. Jiroušek. È in preparazione anche un nuovo progetto di ricerca in collaborazione con la North Carolina State University, atto a esplorare le possibilità di utilizzo dell’intelligenza artificiale durante il processo di progettazione.

Le tecnologie di stampa 3D FDM e SLA aiutano notevolmente i ricercatori a svolgere i loro compiti. È possibile trovare stampanti 3D Original Prusa nei loro laboratori – ovvero, MK3S+ e MINI+. Sia gli insegnanti che gli studenti utilizzano le stampanti 3D anche per realizzare accessori funzionali alle loro ricerche o per riparare o migliorare le loro attrezzature.

E gli studenti non ne hanno mai abbastanza della stampa 3D.
“La stampa 3D è molto proficua per gli studenti ed è anche molto facile e divertente da usare. E questa è la migliore combinazione“, dice il prof. Jiroušek con un sorriso.

Sito web: cvut.cz