Archivio per la categoria ‘Scienze Applicate’

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Tutti a bordo per Moontown

Villaggi sulla luna costruiti da enormi stampanti 3D e abitati per mesi da diverse squadre di astronauti alla volta, tutto ciò potrebbe divenire realtà nel prossimo decennio come una recente conferenza di 200 scienziati, ingegneri e esperti industriali ha concluso.

La costruzione di questa base lunare presidiata permanentemente potrebbe iniziare già entro cinque anni, come l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha già annunciato al suo Simposio Internazionale sulla Luna 2020-2030 nei Paesi bassi lo scorso mese, suggerendo che un villaggio lunare potrebbe fornire una solida piattaforma per future missioni su Marte.

“La strategia dell’ESA per l’esplorazione spaziale definisce la Luna come una destinazione prioritaria per l’umanità sulla strada per Marte,” ha affermato Kathy Laurini di NASA a Leonard David di Space.com. “Il tempismo è quello giusto per testare le capacità che permetteranno all’Europa di raggiungere i suoi obiettivi esplorativi e riconfermarsi come buon partner in un momento in cui gli esseri umani si apprestano ad esplorare il Sistema Solare.”

NASA in particolare ha un elevato interesse in questo progetto, dato che la Luna è stata designata come una tappa strategica per una missione umana verso Marte. Gli scienziati del MIT hanno calcolato lo scorso mese che astronauti provenienti dalla terra potrebbero venire lanciati con il 68% di massa in meno se si rifornissero per la maggior parte del loro carburante liquido pesante da una base lunare lungo il tragitto.

Aggiungiamo il fatto che NextGen Space LLC, una compagnia consulente per la NASA, ha recentemente stimato che una stazione di rifornimento lunare “ridurrebbe i costi per NASA riguardante le spedizioni di esseri umani verso Marte fino a circa 10 miliardi di dollari all’anno”, così una base lunare comincia a diventare pressochè inevitabile.

Il piano delineato dall’ESA consiste nello spedire robot su marte a cominciare dai primi anni del 2020 con la missione di costruire diverse strutture, a cui seguirà la spedizione dei primi abitanti negli anni successivi.

Fin dal 2013, ESA ha collaborato con compagnie di costruzione per iniziare a testare diverse tecnologie di costruzione per delle basi lunari, giungendo alla conclusione che i materiali locali saranno i migliori per costruire edifici e altre strutture, il che si traduce in nessun bisogno di trasportare risorse dalla Terra ad un costo che si rileverebbe astronomico.

 

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ESA/Foster + Partners

 

“Per prima cosa, ci serve mischiare il materiale lunare simulato con ossido di magnesio. Questo si trasforma in una “carta” che possiamo utilizzare per stampare,” ha spiegato in passato Enrico Dini, fondatore di un’azienda manifatturiera del Regno Unito, Monolite.

“Quindi per il nostro inchiostro strutturale, applichiamo un sale legante che rende il materiale solido quanto la pietra. La nostra stampante attuale costruisce ad un ritmo di 2 metri per ora, mentre il nostro progetto di nuova generazione sarà capace di raggiungere i 3,5 metri per ora, completando un intero edificio in una settimana.”

L’azienda architettonica Foster e i suoi collaboratori hanno ideato un sistema di cupola peso-portante a “catena”, la quale possiede un muro strutturale a celle capace di schermare i residenti da micrometeoriti e radiazioni spaziali, oltre a un’altra struttura a celle chiuse incavate che dona alla struttura un buon rapporto resistenza-peso.

Una volta lì, affermano gli scienziati, scopriremo se le risorse sulla luna sono davvero importanti come pensiamo che siano.

“Continuiamo a parlare di risorse lunari, ma dobbiamo ancora dimostrarne la loro utilità […] ” ha affermato l’ingegnere Clive Neal dell’Università di Notre Dame a Space.com. ” Una solida verifica della grandezza di depositi, composizione, forma e omogeneità richiede un programma di prospetto coordinato. Un programma riuscito dimostrerebbe quindi chiaramente se le risorse lunari potrebbero abilitarci all’esplorazione del sistema solare.”

Che il villaggio Lunare diventi realtà o meno nella prossima decade, NASA è determinata a mandare in orbita intorno ad essa i suoi astronauti per mesi , annunciando lo scorso mese  che “uscirà dalla ISS (International Space Station / Stazione Spaziale Internazionale ndt) il più velocemente possibile” per stabilire delle attività intorno alla Luna al suo posto.

Trascorreranno giorni, piuttosto che ore, lontano dalla Terra e dal suo protettivo campo geomagnetico, il che darà agli astronauti un’idea migliore di cosa dovranno affrontare fisicamente e psicologicamente in una missione abitata verso Marte.

Una cosa è sicura, vivremo attraverso degli avvenimenti davvero entusiasmenti nel nostro prossimo futuro.

 

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ESA/Foster + Partners

 

Fonte: sciencealert.com

 

 

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Un team guidato da ricercatori della UCLA Henry Samueli School di Ingegneria e Scienze Applicate ha creato un metallo strutturale super-forte ma leggero con un forza specifica eccezionalmente resistente in termini assoluti. Il nuovo metallo è composto da magnesio infuso in maniera densa e omogenea con nanoparticelle ceramiche di carburo di silicio. Potrebbe essere utilizzato per creare aeroplani, moduli spaziali e auto più leggere – aiutando a migliorare l’efficienza energetica di questi mezzi – come anche nell’industria dell’elettronica portatile e dei dispositivi biomedici.

Per creare questo metallo super-forte ma leggero, la squadra ha trovato un nuovo modo per disperdere e stabilizzare nanoparticelle all’interno del metallo fuso. Hanno anche sviluppato un metodo di manifattura scalabile che potrebbe aprire la strada per altri metalli superleggeri con caratteristiche simili. La ricerca è stata pubblicata su Nature.

“E’ stato ipotizzato che le nanoparticelle potrebbero realmente rafforzare la resistenza dei metalli senza danneggiarne la plasticità, specialmente metalli leggeri come il magnesio, ma nessun gruppo è mai stato in grado di disperdere nanoparticelle ceramiche in metalli fusi fino ad ora”

ha affermato Xiaochun Li, il principale indagatore sulla ricerca con cattedra Raytheon in Ingegneria Manifatturiera all’UCLA.

“Con una infusione di processi fisici e materiali, il nostro metodo apre un nuovo mondo riguardante il miglioramento delle caratteristiche dei metalli per superare le sfide della società moderna nel campo dell’energia e della sostenibilità.”

 

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Sulla sinistra, un campione deformato del metallo puro; sulla destra, il nuovo e resistente metallo composto da magnesio e nanoparticelle di carburo di silicio. Ogni micro-colonna ha un diametro di circa 4 micrometri. Credit: UCLA Scifacturing Laboratory

 

I metalli strutturali sono metalli portanti; essi vengono utilizzati negli edifici e nei veicoli. Il magnesio, con due terzi della densità rispetto all’alluminio, è il più leggero metallo strutturale. Il carburo di silicio è una ceramica ultra-resistente comunemente utilizzata nelle lame da taglio industriali. La tecnica dei ricercatori che infonde un grande numero di particelle di carburo di silicio più piccole di 100 nanometri nel magnesio aggiunge una quantità significante di resistenza, rigidità, plasticità e durabilità ad alte temperature.

Il nuovo magnesio infuso con carburo di silicio dei ricercatori ha dimostrato livelli record di resistenza specifica – ovvero quanto peso un materiale può sopportare prima di rompersi – e modulus – la rigidità del materiale in rapporto al suo peso. ha inoltre dimostrato una stabilità superiore ad alte temperature.

Le particelle di ceramica sono a lungo state considerate potenzialmente in grado di migliorare i metalli. L’inconveniente con particelle di ceramica su microscala stava nel processo d’infusione causava una perdita di plasticità.

Le particelle su nanoscala, al contrario, possono migliorare la resistenza mantenendo e addirittura migliorando la plasticità dei metalli. Il nuovo problema consisteva nel fatto che le particelle di ceramica tendevano a raggrupparsi insieme piuttosto che a distribuirsi omogeneamente a causa della tendenza delle piccole particelle nell’attrarsi l’una con l’altra.

Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno disperso le perticelle in una lega di magnesio e zinco. La scoperta di questa nuova dispersione nanoparticellare fà affidamento sull’energia cinetica del movimento delle particelle. Questa le stabilizza e ne previene l’aggregazione.

Per migliorare ulteriormente la forza del materiale, i ricercatori hanno usato una tecnica chiamata torsione ad alta pressione per comprimerlo.

“I risultati che abbiamo ottenuto fino ad ora sono semplicemente stati ottenuti graffiando la superficie del tesoro nascosto di una nuova classe di metalli con proprietà e funzionalità rivoluzionarie,” ha affermato Li.

Il nuovo metallo (più accuratamente chiamato metallo nanocomposto) è composta dal 14% circa di nanoparticelle di carburo di silicio e dall’86% di magnesio. I ricercatori hanno fatto notare che il magnesio è una risorsa abbondante e che il suo utilizzo su scala maggiore non causerà danni all’ambiente.

Fonte: http://phys.org/

 

 

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Potrebbe rivelarsi molto utile nelle coltivazioni nei paesi in via di sviluppo

Dalle piante alle persone, a ogni creatura vivente su questo pianeta serve l’acqua.  Ma ottenerne abbastanza per sopravvivere o addirittura vivere comodamente può essere alquanto difficile. Basta gettare lo sguardo alle restrizioni attuate dalla California sull’utilizzo dell’acqua. Se uno stato ricco come la California si trova nelle condizioni di dover attuare queste misure per risparmiare acqua, puoi scommetere che governi e municipalità con finanze ben più modeste dovranno diventare ben più creative per procurarsi l’acqua pulita senza andare in bancarotta.

Fortunatamente, alcune delle più brillanti menti del mondo sono al lavoro su una soluzione. USAID ha recentemente annunciato i vincitori del Premio Desal, facente parte di una competizione creata appositamente per incentivare all’inventare una soluzione di desalinizzazione economica per paesi in via di sviluppo. L’idea era quella di creare un sistema che potesse rimuovere il sale dall’acqua e soddisfare tre requisiti: la costo-efficienza, la sostenibilità ambientale e l’efficienza energetica.

I vincitori del premio da 140.000 $ è stato un gruppo del MIT e di Jain Irrigation Systems. Il gruppo ha presentato un metodo che utilizza pannelli solari per caricare una pila di batterie. Le batterie danno energia ad un sistema che rimuove il sale dall’acqua grazie all’elettrodialisi. A livello pratico, questo significa che il sale disciolto in particelle, in possesso di una leggera carica elettrica, emerge dall’acqua quando una piccola corrente elettrica viene applicata. In aggiunta all’eliminazione del sale (che rende l’acqua inutilizzabile per campi coltivati e per bere) la squadra ha inoltre applicato una luce UV per disinfettarel’acqua che passa attraverso il sistema.

Utilizzare il sole al posto di combustibili fossili per alimentare l’impianto di desalinizzazione non è un’idea totalmente nuova. Grandi impianti di desalinizzazione stanno venendo presi in considerazione in aree dove l’acqua stà diventando una risorsa sempre più scarsa come ad esempio il Chile e la California. Mentre i sostenitori sperano eventualmente di fornire l’acqua ad un gran numero di persone, la tecnologia è ancora costosa (anche se i prezzi stanno scendendo notevolmente) e richiede molta tecnologia alquanto avanzata.

In aree rurali o in paesi in via di sviluppo, la durabilità è la chiave, e tecnologie che richiedono costante manutenzione non durerebbero a lungo. Il gruppo del MIT/Jain e i loro concorrenti hanno testato i loro progetti al Brackish Groundwater National Desalination Research Facility in New Mexico, dove li hanno dovuti tenere accesi per 24 ore l’uno, rimuovendo il sale da 2.100 galloni d’acqua al giorno. Lo step successivo è il test in un ambiente più duro, esponendo gli impianti all’utilizzo di ogni giorno con contadini rurali in una zona dove l’USAID è attiva. Se tutto andrà bene, il sistema potrà provvedere abbastanza acqua per irrigare una piccola fattoria.

Fonte: popsci.com

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Lavorando con i colleghi della Deakin University e del CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) ricercatori della Australia’s Monash University hanno creato il primo motore per jet stampato in 3D. Monash e la sua compagnia Amaero, di fatto, ne hanno stampati due. Uno è stato messo in esposizione all’International Air Show di Avalon, mentre il secondo è stato spedito a Tolosa alla compagnia francese aerospaziale Microturbo (Safran).

Motore per Jet stampato in 3D in mostra

I motori in questione sono un “proof of concept” che verrà portato all’attenzione delle aziende al lavoro sullo sviluppo di nuovi componenti al “Monash Centre for Addictive Manufacturing” a Melbourne, Australia. Il progetto ha creato avanzate opportunità per le aziende australiane di piccole e medie dimensioni.

Microturbo (Safran) ha fornito un vecchio – seppur tuttora in servizio – motore a turbina alimentato a gas. Si tratta di un motore ausiliario usato su aerei quali il Falcon 20 ed è stato scelto perchè Microturbo (Safran) è stata disposta a mostrare al pubblico tutti i meccanismi interni.

“E’ stata la nostra occasione per far vedere a tutti di che cosa siamo capaci” ha detto il Professor Xinhua Wu, il direttore del Monash Centre for Addictive Manufacturing. “Quando abbiamo visto i progetti abbiamo realizzato che il motore ha subito un’evoluzione lungo gli anni in cui è stato prodotto. Così abbiamo preso i singoli componenti e gli abbiamo scannerizzati. Quindi ne abbiamo stampate due copie.” E’ stato un procedimento complesso che ha richiesto un anno e fondi da parte della Monash University, il Science and Industry Endowment Found (SIEF) e altri.

Xinhua e il suo team hanno dimostrato la loro abilità nella manifattura con addittivi di metallo. La collaborazione con Microturbo (Safran) è una storia di successo riconosciuta lo scorso anno quando Safran ha consegnato il premio “Innovazione per i Prodotti e la Tecnologia” per l’eccellente lavoro svolto con Microturbo e l’Università di Birmingham. Monash e AMAERO sono già collaboratori chiave per la nostra ricerca e siamo contenti di avere il loro aiuto nello sviluppo di nuove tecnologie per i nostri motori futuri.

– Jean-François Rideau, capo di R&T Microturbo (Safran)

Xinhua Wu di Monash University con il suo motore stampato in 3D

Il progetto è uno spettacolare proof of concept che ci porterà contratti significativi con le compagnie aerospaziali. E’ stata una sfida per la squadra che ha spinto la tecnologia a nuove vette di successo, nessuno prima d’ora aveva mai stampato un intero motore commerciale.

– Ben Batagol di Amaero Engineering, compagnia creata dalla Monash University per rendere la tecnologia disponibile all’industria Australiana.

Stampaggio in metallo. Una delle stampanti di metallo laser presenti al Monash Centre for Addictive Manufacturing

Alle industrie manifatturiere in Australia serve l’accesso alle ultime tecnologie per rimanere competitive.

Questo centro permette loro di creare rapidamente prototipi di dispositivi in metallo impiegabili in larga parte dell’industria. E’ parte di una grande serie di strutture integrate per la ricerca e l’industria a Monash

– Professore Ian Smith, Vice-Rettore per la Ricerca e lo Sviluppo alla Monash University

Il Centro, AMAERO e il progetto del motore per jet sono stati finanziati dal Governo Australiano tramite l’Australian Research Council (ARC), il programma CRC, Commercialisation Australia, il Fondo per la Ricerca e l’Industria (SIEF), la Monash University e Safran.


Fonte: scienceinpublic.com.au

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L’educazione è probabilmente una delle aree che ricaverà maggiori benefici da parte della tecnologia di stampa 3D sul lungo periodo. Il problema consiste prima di tutto nel far entrare questi apparecchi all’interno delle scuole.

Con prezzi che variano generalmente dai 400 ai 3.000 dollari le tipiche stampanti 3D non sono economiche, e con i sempre più ristretti fondi destinati all’istruzione sia negli Stati Uniti che oltreoceano, semplicemente moltissime scuole non possono permetterselo, senza menzionare il tempo e i mezzi richiesti per formare adeguatamente gli insegnanti a utilizzarle.

Il CEO di MakerBot Jenny Lawton al CES di quest’anno ha dichiarato che la stampa 3D diverrà di uso comune e comincierà a esplodere   quando un intero ciclo educativo verrà esposto a tale tecnologia. Come già accaduto con noi e l’esposizione ai computer desktop negli anni ’80 e ’90, non possiamo pensare oggigiorno di non averne accesso, così un domani anche i bambini di oggi potrebbero pensare lo stesso a proposito delle stampanti 3D.

Gli Stati Uniti comprendono chiaramente l’importanza di questa tecnologia, il particolare il Presidente Obama. In aggiunta agli investimenti per portare la manifattura di nuovo sul terreno americano, egli ha menzionato l’importanza della stampa 3D in diverse occasioni, visitando strutture produttive che le stanno già utilizzando, arrivando a parlare di questa tecnologia addirittura in uno dei suoi discorsi sullo stato dell’unione.

Detto questo arrivano notizie da Taipei (oggi Taiwan) dove Simon Shen, CEO del Gruppo Kinpo – azienda partner di XYZprinting – rivela che la Cina stà per fare un grande passo in avanti rispetto agli Stati Uniti a tal proposito.

Secondo Shen, il governo cinese ha un nuovo progetto riguardante l’installazione di una stampante 3D in ognuna delle 400.000 scuole elementari nell’arco dei prossimi due anni. Questi numeri potrebbero destare sorpresa principalmente per due motivi. Prima di tutto, queste sono MOLTISSIME scuole.  Negli Stati Uniti, esistono approssimativamente 70.000 scuole elementari, e all’incirca 100.000 scuole pubbliche. Come nazione potremmo facilmente confrontare le ambizioni della Cina. Se una stampante 3D media costa 1.000 dollari, ciò richiederebbe circa 100 milioni di dollari da aggiungere ai fondi educativi della nazione. Sembra molto denaro, e certamente lo è, ma ciò richiederebbe soltanto una tassa di 0,30$ per ogni uomo, donna, bambino di questo paese.

In più, il fatto che Gartner predica un totale di 217.000 stampanti 3D spedite quest’anno e il doppio per il 2016, circa 434.000 unità, ci fà pensare di aver sottostimato la vastità di questo mercato ancora una volta.

XZYPrinting ha annunciato due settimane fà di aver stretto una collaborazione con Magic Factory, un nuovo sussidiario e-commerce del gruppo Lenovo, per la distribuzione delle loro stampanti 3D e che si pianifica di spedire 100.000/120.000  unità solo per quanto riguarda quest’anno.

Il mercato stà crescendo più velocemente di quanto alcuni dei più bravi analisti abbiano previsto. Mano a mano che le scuole verranno dotate di questi strumenti e dei mezzi necessari a educare le masse, il tasso di adozione crescerà di conseguenza. Con il recente piano della Cina riguardo il futuro dell’educazione, la palla ora passa chiaramente a Obama. Con poco meno di due anni a fine mandato egli elaborerà un piano simile a quello pianificato da loro? Possiamo solo che sperarlo!

Simon Shen, CEO del gruppo Kinpo

Per quanto riguarda i dettagli dell’impressionante progetto della Cina, nulla è stato ancora dichiarato al pubblico, ma sarà interessante vedere queli stampanti 3D decideranno di utilizzare nelle scuole. XYZprinting offre stampanti per meno di 500 dollari, i suoi uffici risiedono in Cina e c’è una concreta possibilità che possano esser loro a contribuire in larga parte al progetto. Di fatto, Shen ci conta, aggiungendo:

Sarà il nostro motore di crescita per il nostro terzo e quarto trimestre

Sentiamo la tua opinione su questi piani ambiziosi del Governo Cinese, e se pensi che qualcosa di simile debba venir fatto in altri paesi. Commenta nella discussione su 3DPB.com.

Fonte: 3Dprint.com

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