Considera la gamma di possibilità dei materiali stampati in 4-D che si trasformano sott'acqua, o fibre che si incastrano in una forma particolare quando vengono ritagliate da un pannello piatto, o convincere le sabbie mobili dell'oceano a costruire isole artificiali, e avrai un'idea dell'ampiezza della ricerca che Skylar Tibbits, Professore associato di ricerca sul design al MIT presso il Dipartimento di Architettura, persegue.

Il laboratorio di autoassemblaggio di Tibbits al MIT ha dimostrato, attraverso studi in un serbatoio d'acqua che simulano le condizioni oceaniche, che geometrie specifiche potrebbero generare banchi di sabbia e spiagge auto-organizzanti. Per testare questo approccio nel mondo reale, il laboratorio sta attualmente conducendo esperimenti sul campo basati sul loro lavoro di laboratorio con un gruppo chiamato Invena alle Maldive, una catena di isole, o atolli, nell'Oceano Indiano, molti dei quali sono a rischio di erosione e, al peggio, sommersione dall'innalzamento del livello del mare.

Il vento e le onde formano naturalmente banchi di sabbia nell'ambiente oceanico e altrettanto naturalmente li spazzano via. L'idea del progetto Maldive è quella di sfruttare la potenza delle onde e la loro interazione con vesciche subacquee appositamente posizionate per promuovere l'accumulo di sabbia dove è più necessario per proteggere i litorali dalle inondazioni, piuttosto che costruire barriere terrestri che sono inevitabilmente consumate o sopraffatte.

La sabbia da sola potrebbe non garantire la permanenza a queste isole "dirette", quindi il Self-Assembly Lab spera di incorporare la vegetazione negli sforzi futuri, attingendo a motivi classici dell'ingegneria del paesaggio come le foreste di mangrovie che ancorano un ecosistema. "Nelle vesciche sott'acqua, potresti seminarli con la vegetazione per farli restare, " Tibbits ha detto in una presentazione alla conferenza di ricerca e sviluppo del programma di collegamento industriale del MIT il 13 novembre.

Tibbits ha anche discusso delle sue collaborazioni su "stampa 4-D, " oggetti che sono formati dalla stampa 3D multimateriale ma progettati per trasformarsi nel tempo, se tale trasformazione è attivata da stress meccanico, assorbimento dell'acqua, esposizione alla luce, o qualche altro meccanismo. Un metodo per creare materiali adattabili è accoppiare due materiali diversi che si espandono o si contraggono a velocità diverse. In collaborazione con Stratasys e Autodesk, ha progettato un unico filo di materiale che, appena immerso nell'acqua, si ripiega nelle lettere M—I—T.

Lavorare con BMW, i cluster di cuscini in silicone progettati da Self-Assembly Lab che sono stampati in 3D in un liquido e possono essere gonfiati cellula per cellula, cambiando così la loro forma complessiva, rigidità, o movimento. Questo materiale potrebbe essere la base per sedili più comodi che si adattano ai singoli passeggeri.

Il Self-Assembly Lab sta conducendo una ricerca tessile attiva in collaborazione con il Ministero dell'Approvvigionamento, azienda specializzata in estrusione di fibre Hills Inc., l'Università del Maine, e l'Università statale dell'Iowa. Finora, il gruppo ha prodotto filati per maglieria che possono essere riscaldati per adattarsi alla forma del corpo di chi li indossa, con l'obiettivo a lungo termine di produrre tessuti che si adattano al clima. Questo lavoro è in parte finanziato da Advanced Functional Fabrics of America, e quella parte della ricerca è amministrata attraverso il Laboratorio di Ricerca sui Materiali.

Il Self-Assembly Lab ha anche sviluppato un metodo per stampare in 3D il metallo liquido in polvere che crea parti completamente formate che possono essere sollevate dalla polvere. Le parti sono fatte di un materiale che può essere rifuso per formare nuove parti.

Utilizzo di materiali a base di carbonio in un progetto per Airbus, il Self-Assembly Lab ha sviluppato lame sottili che possono piegarsi e arricciarsi da sole per controllare il flusso d'aria al motore. Il lavoro sul carbonio "programmabile" è stato svolto con Carbitex LLC, Autodesk, e il Centro per bit e atomi del MIT.

Per un progetto di sedia con Biesse e Wood-Skin, il Self-Assembly Lab ha progettato un tavolino che unisce pannelli in fibra di legno stampati in 3D e tessuti precompressi. Il tavolo può essere spedito piatto, poi salta in diverse disposizioni a causa della flessibilità del tessuto.

Stampando in 3D un materiale più rigido in uno schema circolare su una rete piatta, Per esempio, i ricercatori hanno dimostrato che tagliando il cerchio dal piano piatto si fa scattare in una forma a parabola iperbolica. I ricercatori includono il professore di informatica del MIT Erik Demaine; Christophe Guberan, un designer di prodotti in visita dalla Svizzera; e David Costanza MA '13, SM '15.

Tibbits ha collaborato con Steelcase per sviluppare un processo per la stampa 3D di plastica in liquido per parti di mobili, chiamata stampa rapida a liquido. Questo processo stampa all'interno di un bagno di gel per fornire supporto alle parti stampate e ridurre al minimo l'effetto della gravità. Con questa tecnica di stampa possono stampare parti della scala da centimetri a metri in pochi minuti o ore con una gamma di materiali industriali di alta qualità come la gomma siliconica, poliuretano, e acrilici.

Il tema comune a tutti questi diversi progetti è la convinzione di Tibbits che il futuro della produzione industriale risiede nel potere trasformativo di sfruttare smart, materiali programmabili. "Vogliamo pensare a cosa accadrà dopo e vedere se possiamo davvero guidarlo, "dice Tibbit.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.