Tecnologie innovative

Progettazione innovativa. Le infrastrutture del futuro si auto-assembleranno

Alcuni ricercatori stanno sviluppando delle tecniche di progettazione che consentono di modificare le particelle di composti granulari per far in modo che una volta versati prendano le forme desiderate

giovedì 19 novembre 2015 - Erika Seghetti

Copia di Aleatory architecture

In architettura nulla può essere lasciato al caso. Esistono rigorosi standard di sicurezza e stabilità che devono essere accuratamente calcolati in fase di progettazione. Almeno finora. Ma il futuro potrebbe riservare alcune sorprese. Riusciamo ad immaginare strutture che si auto-assemblano a partire da un materiale colato? Sicuramente no. Eppure due ricercatori, Sean Keller dell'Illinois Institute of Technology di Chicago e Heinrich Jaeger dell'Univesrità di Chicago, sono convinti del contrario e stanno studiando una tecnica innovativa di costruzione che 'lascia la libertà' a dei composti porosi e granulari di agire come natura vuole.


I materiali granulari come pietre, sabbia o terra, vengono utilizzati per la realizzazione di strutture da migliaia di anni. E sono tutt'ora utilizzati per costruire, ad esempio, dighe, frangiflutti portuali o letti di ghiaia per le ferrovie, perché la loro natura porosa consente un ottimo drenaggio e perché sono semplici da versare e a basso costo.
Ma l'aspetto più interessante è il modo in cui questi materiali sopportano i carichi. Le tradizionali strutture hanno bisogno di colonne o archi portanti, i materiali granulari invece si affidano a catene di forza tra particelle contigue, che li rendono estremamente resistenti.

Il rovescio della medaglia è che la forma di queste strutture è fortemente limitata dall'angolo naturale del materiale di riposo, cosa che ne limita enormemente le applicazioni, limitate alla forma sferica.

Negli ultimi anni, però sono molti i ricercatori che hanno iniziato a sperimentare lo sviluppo di particelle dalle forme più esotiche e particolari, che poi formano strutture stabili. Il concetto è quello di modificare la forma prima che la struttura venga realizzata.

Un approccio è quello di versare il materiale in un contenitore in tessuto a tenuta d'aria che può essere confezionato sottovuoto. La pressione generata dal materiale lo fa bloccare in una forma vicina a quella desiderata. Un esempio in tal senso è rappresentato dal progetto di un team di ingegneri del  Politecnico di Delft, che ha realizzato in questo modo un piccolo ponte.

Un obiettivo più ambizioso è però quello di 'approcciarsi' con la struttura generale e poi lavorare a ritroso per determinare la forma delle particelle che verrebbe prodotta una volta che il materiale è versato.  Questi granuli potrebbero quindi essere stampati in 3-D e versato in loco, dove sarebbero in grado di auto-assemblarsi o di essere assemblati grazie ad un robot.

La sfida della progettazione del futuro- commentano Sean Keller  e Heinrich Jaeger- è quella di pianificare in modo preliminare, di modificare le particelle che compongono i materiali in modo tale che una volta versato assuma naturalmente la forma richiesta, eliminando qualsiasi lavoro in loco.


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