Strutture con proprietà meccaniche avanzate: i voxel

I ricercatori del MIT hanno creato minuscoli elementi costitutivi che potrebbero essere assemblati roboticamente per produrre oggetti grandi e complessi, tra cui automobili, robot o pale di turbine eoliche.

Si chiamano voxel, una variante 3D dei pixel di un’immagine 2D, e sono minuscoli elementi costitutivi che possiedono proprietà meccaniche uniche, come la capacità di produrre un movimento di torsione quando vengono schiacciati. Create dai ricercatori del MIT, queste subunità potrebbero essere assemblate da minuscoli robot in una varietà quasi illimitata di oggetti con funzionalità integrate, inclusi veicoli, grandi parti industriali o robot specializzati, che possono essere riassemblati ripetutamente in forme diverse.

Si tratta di una famiglia di “metamateriali meccanici” discreti, cioè in cui le proprietà su larga scala sono diverse dalle proprietà di microlivello dei loro materiali componenti.

I ricercatori hanno creato quattro tipi di voxel, ognuno dei quali presenta proprietà speciali. Usati in combinazione, possono contribuire a produrre dispositivi che reagiscono agli stimoli ambientali in modo prevedibile, per esempio ali di aeroplani o pale di turbine che rispondono ai cambiamenti della pressione dell’aria o della velocità del vento modificando la loro forma complessiva.

I voxel sono assemblati da pezzi di polimeri stampati a iniezione, poi sono combinati in forme tridimensionali che possono essere unite in strutture funzionali più grandi rigide, ma estremamente leggere. Inoltre queste parti si producono a basso costo, sono molto veloci da assemblare e compatibili tra loro, quindi tutte le diverse proprietà possono funzionano bene l’una con l’altra nello stesso sistema scalabile ed economico.

Potenzialità dei voxel e prime applicazioni

Per dimostrare il potenziale degli oggetti di grandi dimensioni realizzati con i voxel, il team, in collaborazione con Toyota, ha costruito un’auto da corsa: schiantandosi contro una parete, durante un test, il veicolo si è deformato e poi è rimbalzato indietro, assorbendo l’urto con pochi danni.

Il grande cambiamento è la capacità di abbracciare più proprietà meccaniche dei materiali, che prima d’ora erano state considerate isolatamente” afferma il Neil Gershenfeld, coautore dello studio.

Una delle prime applicazioni di questa tecnologia potrebbe essere la costruzione delle pale delle turbine eoliche, risolvendo i problemi di trasporto e smaltimento. Inoltre si potrebbero creare superfici di volo aeronautiche poco costose, durevoli leggere che ottimizzano la loro forma come l’ala di un uccello.

 

 

 

 

 

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