L'arte della stampa 3D

Come parte del nostro rapporto speciale sulla produzione, abbiamo chiesto Neri Oxman , professore al MIT Media Lab e artista riconosciuto a livello internazionale il cui lavoro fa parte della collezione permanente del Museum of Modern Art di New York, per creare una scultura che illustri il futuro della produzione. (Vedi una galleria di immagini qui.)

Cosa ha prodotto, in collaborazione con il professore di scienze dei materiali del MIT Craig Carter , è una potente dimostrazione delle possibilità della stampa 3D, utilizzando tecniche che sfruttano le capacità delle stampanti 3D in modi che le tecniche di produzione convenzionali non possono.

La stampa 3D comprende una vasta gamma di tecnologie, dalle testine a getto d'inchiostro montate su cavalletti che possono depositare la plastica strato dopo strato per formare modelli complessi, ai più recenti sistemi basati su laser che sinterzzano le polveri metalliche per realizzare parti durevoli per gli aeroplani. Le stampanti 3D sono state utilizzate principalmente per la prototipazione, ma stanno diventando un'opzione anche per la produzione e potrebbero anche essere utilizzate per stampare edifici, afferma Oxman. Ma designer e architetti non hanno ancora imparato a sfruttare le loro capacità.

Oxman, che si è formato come architetto, afferma che gli edifici sono progettati oggi con un occhio ai componenti di cui possono essere fatti: lastre di compensato, lastre di vetro, travi in ​​acciaio e colonne di cemento. Di conseguenza, questi design sono limitati, proprio come i mattoncini Lego vincolano le forme che i bambini possono costruire. Ci sono limitazioni simili nella produzione convenzionale; ci sono alcune forme che semplicemente non possono essere costruite con stampi e strumenti di lavorazione esistenti e i progettisti hanno dovuto progettare tenendo conto di questi limiti.

Oxman sta esplorando modi per rompere con il pensiero progettuale convenzionale guardando a modelli e processi presenti in natura e utilizzando equazioni che definiscono questi processi per generare nuovi progetti. I risultati sono spesso forme e strutture sorprendenti realizzabili solo con stampanti 3D.

Per aiutare a sviluppare gli algoritmi necessari, Oxman ha collaborato con Carter. In alcuni casi, gli algoritmi forniscono una nuova estetica, ma possono anche avere applicazioni pratiche, come la variazione della struttura per sostenere i carichi. Per una scultura, un modello di una sedia reclinabile con chaise longue, il team ha combinato algoritmi presi dalla natura con una mappa della pressione che un corpo esercita su una sedia. Il risultato dipende da dove gli algoritmi determinano che la sedia deve essere morbida per offrire comfort e dove deve essere rigida per fornire supporto.

Per la scultura realizzata per Oxman Revisione della tecnologia , lei e Carter non avevano gli stessi vincoli strutturali imposti da una sedia. Gli unici requisiti erano che il risultato assomigliasse a un cubo e che avesse le parole Making the Future su un lato. Il cubo risultante non è un oggetto pratico, ma illustra il loro approccio al design.

Gli algoritmi che definiscono la forma della scultura si basano su processi naturali. Uno è la scomposizione di due fluidi. Ad alte temperature, olio e aceto, ad esempio, diventano completamente solubili, ma man mano che la soluzione si raffredda, i due fluidi iniziano a separarsi.

Scrivi una serie di equazioni basate su ciò che sai sulla termodinamica e la cinetica dei materiali, e le equazioni sviluppano queste strutture che sembrano fluidi che si separano, dice Carter. La scultura risultante sembra che quel processo sia stato congelato e un cubo sia stato tagliato dal centro dei liquidi. Per creare le lettere, Carter ha introdotto altre equazioni che hanno fatto sì che un fluido fosse attratto dalle lettere e l'altro fosse respinto. (Per vedere un'animazione di come si muovono i fluidi per creare il lettering, creata da Carter, clicca qui .)

Oxman e Carter hanno giocherellato con gli algoritmi fino a raggiungere la forma finale che desideravano, quindi hanno spedito il file di progettazione computerizzato risultante alla società di stampa 3D Objet per realizzare il cubo da sei pollici.

La tecnologia utilizzata per realizzare il cubo prevede che una stampante a getto d'inchiostro deponga uno strato di inchiostro polimerico, che viene esposto alla luce ultravioletta per polimerizzarlo. Ciò richiede la stampa di una struttura di supporto sacrificale realizzata in un polimero morbido che può essere spazzato via con un getto d'acqua.

I progetti di Oxman spingono persino i limiti delle stampanti 3D esistenti: il cubo era così complesso che si è rivelato impossibile rimuovere tutto il materiale di supporto dal suo centro. Eppure spingere i limiti della stampa 3D è in parte il suo obiettivo. In effetti, il suo laboratorio al MIT sta sviluppando nuovi tipi di stampanti 3D.

Anche il laboratorio di Oxman si sta sviluppando sistemi robotici che potrebbe stampare grandi strutture in calcestruzzo per edifici. Il nuovo sistema robotico è stato progettato per poter variare la densità del calcestruzzo, consentendo di utilizzare calcestruzzo denso e resistente dove è necessario per il supporto e calcestruzzo leggero e poroso per pareti non portanti, per risparmiare sui costi dei materiali . Alla fine, potrebbe anche essere possibile stampare cemento così poroso da essere traslucido, riducendo la necessità di illuminazione interna.

Oxman continua a portare avanti il ​​design con la sua arte. Dice che l'approccio utilizzato per il Revisione della tecnologia cubo potrebbe servire come base per una delle 18 sculture in una nuova mostra che sta sviluppando per il Centre Pompidou di Parigi. La mostra aprirà questa primavera.

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