Un nuovo potenziale per i materiali

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Un nuovo potenziale per i materiali

Per anni, Skylar Tibbits e Jared Laucks, co-direttori del Self-Assembly Lab al MIT, hanno condotto ricerche sulla stampa 4D e su materiali programmabili. Tibbits racconta a Daniele Belleri come, a partire da nuovi materiali, le aziende potranno realizzare oggetti e processi di produzione intelligenti.

Daniele Belleri: Qual è il vostro approccio  alla ricerca sui materiali?
Skylar Tibbits: Il nostro lavoro si colloca  al crocevia tra la computer science e la fisica dei materiali, con l’obiettivo di rielaborare profondamente i processi di costruzione, manifattura e produzione, combinandovi il nuovo potenziale dei materiali stessi. Operiamo su tre distinti programmi di ricerca: autoassemblaggio, materiali programmabili e granular jamming (n.d.r.: il principio fisico secondo cui i materiali granulari registrano un aumento di rigidezza in seguito a una variazione di variabili termodinamiche  o meccaniche).

DB: Il minimo comun denominatore delle vostre ricerche sembra essere la promozione di un paradigma della reattività nei campi dell’architettura e del design.
ST: La reattività è un fattore interessante, dal momento che mette in discussione la nozione stessa di robotica e al tempo stesso ci aiuta a determinare il margine di adattabilità dei materiali. Il nostro intento è dimostrare come essi possano fungere da robot anche in assenza di dispositivi esterni, divenendo strumenti in grado di percepire l’ambiente circostante e produrre risposte contestuali. Non c’è un solo materiale che non possa rivelarsi intelligente, e oggi ci troviamo nelle condizioni di sviluppare uno spettro inedito di  possibilità per ciascuno di essi, dalla plastica alla pelle, o ai tessuti.

DB: In che modo siete giunti a elaborare i concetti di “stampa 4D” e “materiali programmabili”?
ST: Tutto ha avuto inizio con l’osservazione del principio di autoassemblaggio, stando al quale elementi indipendenti si congiungono autonomamente senza la coordinazione dell’uomo o della macchina. Solo legandosi, tali componenti scoprono la propria configurazione e funzionalità. Si tratta di un fenomeno straordinario che ritroviamo alla base di ogni processo di funzionamento delle strutture biologiche. Nel caso della stampa 4D, l’idea a monte è utilizzare stampe multimateriali al fine di generare materiali intelligenti  e personalizzabili, capaci di trasformarsi e rinnovare la propria forma o qualità con il passare del tempo. Il termine 4D nasce chiaramente dal fatto che viene incorporato un nuovo elemento, quello temporale, alla tradizionale stampa 3D. Risale invece a giorni più recenti l’elaborazione di una categoria assai più ampia, ribattezzata “materiali programmabili”, che include qualunque materiale si possa programmare così da percepire l’habitat circostante e adattarvisi con una risposta efficace. Solitamente, lavoriamo con tre ingredienti principali: i materiali e la geometria, le loro dinamiche trasformative e l’energia di attivazione.

 

DB: Come fate a combinare questi ingredienti per programmare e attivare i materiali?
ST: Anzitutto, bisogna prendere in esame le proprietà dei singoli materiali (elasticità, peso, densità…) e l’energia di attivazione potenzialmente applicabile: il legno è sensibile all’umidità, il metallo alla temperatura, e via dicendo. Una volta in possesso di un materiale, possiamo intervenire sulla sua geometria sia a livello micro che macro, per ottenere trasformazioni utili.
La struttura geometrica di uno specifico materiale può tradursi in un certo tipo di proprietà meccaniche; la stampa 4D è soltanto uno degli strumenti di cui disponiamo per programmarla. In alternativa, si può ricorrere ad altri processi industriali.

DB: Qual è l’impatto dei materiali programmabili sul futuro del product design e dell’architettura?
ST: Ora come ora, ogni cosa è statica.
Anche se un oggetto è meccanicamente attivo, in realtà nella sua natura rimane statico. Pensa alla sedia su cui siamo entrambi seduti: poco importa che a occuparla sia io oppure un bambino, resterà sempre la stessa sedia, disegnata per essere sovraccaricata a livello ingegneristico e quindi diventare più resistente. Eppure, il suo design la rende uniformemente inutile. È una sedia qualunque, non certo la migliore né per me né per te. Ora, ogni settore è a caccia di prodotti più intelligenti che tradizionalmente vengono realizzati grazie a specifici dispositivi, perlopiù macchine e software informatici. Dal canto nostro, stiamo dimostrando come sia possibile ottenerli con meno, ossia a partire dai puri e semplici materiali. Saranno loro a consentire alle aziende di elaborarne di propri, oltre che di mettere a punto processi di fabbricazione innovativi. Abbiamo bisogno di materiali in grado di plasmarsi e reagire a variabili sia interne che esterne. Si tratta di un’opzione modulare e più economica di cui potrebbero beneficiare numerosi settori, essendo applicabile non solo alle sedie, ma anche ai macchinari medici, ai vestiti, alle automobili… praticamente a tutto, e a qualunque scala.

DB: Puoi parlarci delle vostre collaborazioni più significative con le aziende?
ST: Recentemente, abbiamo lavorato con Airbus per realizzare un materiale flessibile in fibra di carbonio. È destinato all’inserimento in una specifica componente in grado di aprirsi e chiudersi sull’unica base della temperatura e della pressione, indipendentemente da meccanismi o sistemi esterni.
Un’altra collaborazione di rilievo ha coinvolto la BAC (Briggs Automotive Company), per la quale abbiamo ideato un alettone posteriore da installare su un modello di supercar e la cui peculiarità risiede nel sollevarsi e abbassarsi a seconda del livello di umidità nell’aria. In entrambi i casi, abbiamo rinunciato all’uso di sensori, attuatori o sistemi elettronici complessi e abbiamo ottenuto componenti più leggere ed efficienti.

DB: E per quanto riguarda il product design?
ST: Tempo fa, realizzammo una scarpa per il London Design Museum. Parliamo di un oggetto che, poiché composto di molti elementi, richiede di norma un processo produttivo alquanto laborioso. Tuttavia, se si stampa un modello bidimensionale preciso su un unico tessuto, la forma di una scarpa può automodellarsi. Così facendo, abbiamo fornito dimostrazione di un nuovo metodo di produzione grazie al quale non solo si riducono la complessità e la manodopera richieste nella fabbricazione di una calzatura, ma si assemblano materiali eterogenei per ricavarne scarpe adattabili e auto-configuranti.
Il progetto commissionato dall’azienda Wood Skin si ispira a un approccio del tutto simile: si tratta di un tavolo programmabile capace di limitare all’osso il proprio volume di spedizione eliminando il problema dell’assemblaggio.
Una volta scartato l’imballaggio, la struttura del tavolo salta fuori come un pop-up.

DB: Quando prevedi che questi progetti approderanno sul mercato?
ST: Noi siamo un laboratorio di ricerca. Come prima cosa ci poniamo delle domanda, poi svolgiamo le nostre indagini e infine sviluppiamo prototipi funzionali che dimostrino non solo come qualcosa sia a un tratto divenuto possibile, ma anche che noi sappiamo come funziona. Dopodiché cerchiamo di elaborare applicazioni specifiche o concept innovativi. A questo punto, consegniamo il progetto alle mani dell’azienda affinché a sua volta realizzi un prodotto da portare sul mercato. Non è facile prevedere quando succederà. Dopotutto, ogni settore ha i suoi tempi.

DB: Quali progetti avete in cantiere?
ST: Siamo attualmente al lavoro nei settori automobilistico, calzaturiero, dell’arredamento e dell’interior design. Inoltre ,i nostri orizzonti si stanno ampliando, le sperimentazioni hanno un peso sempre maggiore e passano dalle dimensioni di una stanza a una scala maggiore. Riteniamo che in architettura esista già un buon numero di tipologie in grado di trasformarsi – aeroporti, stadi, sistemi per facciate – e che tuttavia si attinga sempre agli stessi meccanismi numerici ed elettromeccanici, che di fatto sono farraginosi e invasivi. Noi proponiamo soluzioni completamente diverse, come per esempio una struttura tessile ultraleggera in grado di muoversi e adattarsi. Oggi, possiamo finalmente cominciare a immaginare una versione morphing dello Stadio Olimpico progettato da Frei Otto.

 

Skylar Tibbits
Nato nel 1985 in California, a Laguna Beach, si è laureato in Architettura alla Philadelphia University. Ha proseguito la formazione presso il MIT, dove ha conseguito la laurea magistrale in Progettazione computazionale e la laurea in Informatica. È fondatore e condirettore del Self-Assembly Lab del MIT, che ha sede presso l’International Design Center. È anche direttore del 3D Printing and Additive Manufacturing Journal e ha fondato nel 2007 un piccolo studio multidisciplinare di progettazione: SJET LLC. È professore aggiunto presso il dipartimento d’Architettura del MIT, dove insegna ai laboratori del corso di laurea triennale e magistrale. In precedenza ha lavorato presso numerosi studi di progettazione, tra cui Zaha Hadid Architects, Asymptote Architecture e Point b Design.

Jared Laucks (1985) è uno specialista di design e fabbricazione. Attualmente è ricercatore e co-direttore del Self-Assembly Lab del MIT presso il Dipartimento di Architettura. Ha conseguito un Master of Science all’MIT Media Lab dove si è concentrato su metodi di fabbricazione robotici e biologici e il suo contributo è stato determinante per una serie di progetti tra cui il Padiglione della Seta. Ha conseguito una laurea in Architettura con una particolare attenzione alle tecnologie digitali alla Philadelphia University. Prima dell’MIT, Jared ha lavorato a Interface Studio Architects, THEVERYMANY e ha insegnato in diversi corsi di architettura. È critico di progetto per i corsi del MIT. Continua a sviluppare progetti di ricerca, pubblicazioni, e mostre in tutto il mondo.

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Daniele Belleri

Nato a Brescia nel 1985, è giornalista e consulente della comunicazione. Ha studiato allo Strelka Institute for Media, Architecture and Design (2014). Attualmente è responsabile comunicazione di Carlo Ratti Associati, Torino.

Last modified: 17 marzo 2017