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Traduzione a cura di Denis Gobbi

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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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Negli impianti eolici in Nord America e Europa, eleganti turbine equipaggiate con tecnologia all’avanguardia convertono l’energia del vento in elettricità. Ma, all’interno di queste pale ingegnerizzate modernamente, c’è un cuore di materiale decisamente poco raffinato tecnologicamente parlando: legno di balsa. Come altri prodotti che utilizzano sandwitch di pannelli per raggiungere una combinazione di leggerezza e forza strutturale, le pale delle turbine contengono strisce di legno di balsa dall’Ecuador (che provvede alla soddisfazione del 95% della domanda mondiale di questo materiale) sapientemente allineate. Per secoli, l’albero della Balsa è stato ritenuto pregiato per la sua velocità di crescita (in 5 anni un albero è già pronto per essere abbattuto e lavorato N.d.T.), la sua leggerezza e la sua resistenza rapportata alla densità del legno. Per contro il legno di balsa risulta costoso e le naturali variazioni nella qualità del legno possono essere d’ostacolo nel raggiungere crescenti richieste di precisione in quanto a performance richieste nel campo dell’eolico ed altre sofisticate applicazioni.

A mano a mano che i produttori di turbine aumentano le dimensioni delle pale eoliche – la più grande al mondo ora misura 75 metri, come l’apertura alare di un aereo di linea Airbus A380 – esse devono anche essere ingegnerizzate per mantenersi libere dal bisogno di manutenzione per decine di anni. Per riuscire a soddisfare queste crescenti richieste di precisione, minor peso e consistenza qualitativa, i costruttori stanno ora ricercando nuovi materiali adatti allo scopo da impiegare.

Usando un cocktail di fibre rinforzate con resine epossidiche termoindurenti, combinate con tecniche di estrusione 3d gli scienziati dell'”Harvard School of Engineering and Applied Sciences” (SEAS) e del “Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering” hanno sviluppato un materiale cellulare composito con particolarità senza precedenti riguardo a leggerezza e rigidità. A causa delle sue proprietà meccaniche e del processo di produzione, questo nuovo materiale imita e migliora la balsa e, a detta dei ricercatori, supera anche il miglior polimero e i migliori composti polimerici stampati in 3d attualmente disponibili.

polimerobalsa

Un documento illustrante i risultati del team di ricerca è stato pubblicato online su “Advanced Materials”.

Fino ad oggi, la stampa 3d era stata utilizzata nel campo della termoplastica e delle UV – resine reticolabili – materiali che non sono considerati generalmente utili ingegneristicamente parlando per applicazioni strutturali. “Addentrandoci in una classe di materiali completamente nuova quali gli epossidici, apriamo nuovi vie che porteranno la stampa 3d ad essere efficacemente impiegata nella fabbricazione di strutture ultraleggere” ha affermato Jennifer A. Lewis, professore di Ingegneria Biologicamente Ispirata ad Harvard SEAS. “Essenzialmente, stiamo ampliando i materiali e i possibili campi di applicazione della stampa 3d.”

Il legno di balsa ha una struttura cellulare che minimizza il peso perchè la maggior parte dello spazio che occupa risulta vuoto, solamente le pareti cellulari sostengono il peso strutturale. Ha quindi un alta rigidità e forza specifica.” Spiega Luis, che oltre al suo ruolo ad Harvard è anche un membro facoltoso dell’Istituto Wyss. “Abbiamo preso in prestito quel design dalla natura e ne abbiamo creato un’altro composto ingegneristicamente.”

Lewis e Brett G. Compton, hanno sviluppato inchiostri di resina epossidica contenenti aumentatori di viscosità come piastrine di nanoargilla e un composto chiamato dimetil fosfato e riempitivi quali piccoli “baffi” di carbonato di silicio e fibre di carbonio. Il risultato è un inchiostro altamente fibroso che ha nella sua caratteristica chiave il poter essere facilmente controllato nell’orientamento delle fibre durante l’estrusione.

estrusioneresina

La direzione presa nel depositare il composto ne determina la forza (pensate alla facilità con cui si spezza un pezzo di legno in parallelo lungo le fibre piuttosto che perpendicolarmente contro il grano).

Luis e Compton hanno dimostrato che grazie alla loro tecnica si può ottenere un composto rigido come il legno, dalle 10 alle 20 volte più rigido dei normali polimeri utilizzati dalle stampanti 3d commerciali, e il doppio più forti dei migliori composti attualmente esistenti in questo campo. L’abilità nel controllare l’allineamento dei riempitivi permette a chi li produce di modificarne digitalmente la composizione controllandone la rigidità e tenacità a seconda del design di riferimento.

“Questo rende possibile, per la prima volta, la stampa 3d di strutture a nido d’ape formate da celle rinforzate con fibre” afferma Lorna Gibson, professoressa di scienze dei materiali e ingegneria meccanica al Massachusetts Institute of Technology, nonchè una dei più grandi esperti in composti a celle, seppur non fosse coinvolta in questa ricerca. “Particolarmente significante è il modo in cui le fibre possono venire allineate mediante il controllo della loro proporzione – intesa come lunghezza relativa al diametro – e il diametro dell’ugello utilizzato. Questo segna un importante passo avanti nel design ingegneristico di materiali che simulano il legno, ovunque conosciuto per le sue lodabili qualità meccaniche in rapporto al suo peso.”

“Ottenendo man mano maggior controllo nell’allineamento delle fibre ed imparando ad integrare meglio il loro orientamento in design efficienti possiamo ancora ottimizzare l’efficienza di questo materiale” ha aggiunto Compton, facente parte ora dello staff di ricerca al Laboratorio Nazionale di Oak Ridge.  “Eventualmente, potremmo essere prossimamente capaci di cambiare il grado di allineamento e la composizione delle fibre riempitive in tempo reale durante la stampa.

fibre riempitive

Questo lavoro potrebbe trovare applicazione in molti campi inclusa l’industria automobilistica, dove i materiali leggeri sono una chiave nel raggiungimento di alti standard d’efficienza quanto a carburante consumato. Secondo una stima, tagliando anche solo 110 libbre di peso da ogni autoveicolo nel miliardo di autoveicoli presenti nelle strade del mondo produrrebbe un risparmio di 40 miliardi di dollari ogni anno.

La stampa 3d può trasformare radicalmente la produzione anche in altre vie. Lewis afferma che il prossimo passo consisterà nel testare resine termoindurenti per la creazione di diversi tipi di architettura includendo anche la tecnica di allineamento delle fibre precedentemente spiegata. Questo potrebbe portare in avanzamenti non solo nei materiali strutturali, ma anche nel campo dei composti conduttivi.

Fonte: Seas.harvard.edu

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

La regione più ventosa della Germania, Schleswig-Holstein, raggiungerà probabilmente l’autosufficienza energetica da rinnovabili quest’anno. La sua produzione elettrica sarà in grado di soddisfare il 100% del suo consumo.  Schleswig-Holstein ha in progetto di raggiungere fino al 300% di energia generata con rinnovabili. Quest’area per la maggior parte rurale è connessa in una rete che gli permette di vendere gli eccessi di energia ed eventualmente acquistarne da fonti convenzionali quando il vento non è sufficiente a soddisfare il consumo in toto. La piccola regione ha circa 7’000 impiegati nel settore eolico e il costruttore di turbine Vestas ha qui i suoi stabilimenti. Un report di un’associazione eolica tedesca stima per il 2030 una produzione elettrica proveniente da questa fonte pari a 25’000MW su area marina e 4’000/6’000MW su terraferma. L’energia eolica fà così parte della cultura di questa regione che non stupisce la presenza di un programma di Master in Ingegneria del Vento. (La regione in questione confina con la Danimarca a nord ed è situata tra il Mare del Nord ed il Mar Baltico.)

 

Schleswig-Holstein via Shutterstock

 

 

Già 8 anni fà, il 30% dell’energia della regione veniva prodotta tramite energia energia eolica,  i progressi sono stati enormi.

Arrivare al 100% di energia rinnovabile è un traguardo enorme, ma non sarebbe il primo in Germania. Il villaggio di Feldheim produce il 300% dell’energia che consuma da rinnovabili, principalmente  eolico e biogas. (Migliaia di visitatori vi si recano ogni anno per ammirarne le verdi tecnologie.)

Vi sono più di 190 siti di energia pulita in Germania, così tanti che la Guida alle Destinazioni Verdi per turisti è andata in sold-out alla prima edizione. Sarà curioso vedere quanti turisti anche Schleswig-Holstein riuscirà prossimamente ad attirare.

 

Fonte: cleantechnica.com

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Stampante 3D MakerBot

Stampante 3D MakerBot

E’ da un pò di anni che alla Maker Fair hanno fatto la loro comparsa, ma quest’anno qualcosa era cambiato. Non solo erano lì, erano DAPPERTUTTO. In qualunque direzione ci si voltasse sembrava esserci uno stand con una MakerBot o un altra stampante che emetteva un ronzio creando una sorta di oggetto in plastica appositamente progettato, dimostrando di poter ottenere qualsiasi componente adatto al progetto sul quale potrebbero lavorare.

Uno dei partecipanti della Maker Fair ha voluto fare un censimento e ci ha detto “Tutto sommato ho visto 55 stampanti 3d alla fiera, di cui ben 23 erano progetti e design unici”.

Stampante 3D Touch

Stampante 3D Touch

Questo vuol dire tanto per la stampa 3d. Grazie a MakerBot e a Cubify, essa è diventata accessibile a moltissimi produttori, anche quelli dotati di piccoli budget. E quando si tratta di produrre componenti per un nuovo progetto, eccola lì pronta a fare il suo lavoro.

Cubify è una stampante 3d mostrata quest’anno al CES ad un pubblico entusiasta, le cui spedizioni partiranno questo mese, e secondo il produttore le prenotazioni sono alle stelle. Chiaramente c’è un alta richiesta, e vale anche per la MakerBot, la stampante che si può costruire a casa propria.

Le stampanti 3d usano tipicamente per stampare plastica ABD o PLA per stampare i progetti con meno sprechi di materiale. Tuttavia possono essere modificate per usare altro, ad esempio purè di patate o cioccolata. La stampa 3d stà prima di tutto portando una rivoluzione verde nella manifattura: si crea ciò di cui si ha bisogno QUANDO e DOVE se ne ha effettivamente bisogno,  invece di fare affidamento su magazzini pieni di pezzi “più o meno adatti” messi li ad attendere e prodotti a lunga distanza, và da se che questo implica un aumento dell’efficienza produttiva e logistica senza precedenti. 3D System Corporation, la società che stà dietro a Cubify e alla stampante 3D Touch mostrata qui stanno non solo lavorando per democraticizzare la creatività ma anche per farlo in maniera sostenibile.

Stampante 3D Cubify

Stampanti 3D Cubify

Il CEO Abe Reichental ci ha detto che l’azienda stà già lavorando per lanciare diversi programmi di ecosostenibilità come ad esempio un sistema di crediti per chi invia all’azienda le stampe 3d con difetti o venute male, crediti che si potranno utilizzare per acquistare cartucce nuove per ricaricare le proprie stampanti. In questo modo gran parte dei prodotti delle stampanti non dovrà nemmeno passare per le discariche creando un circolo virtuoso con i consumatori/produttori.

La sostenibilità come già detto è una priorità per la compagnia, ma si sta lavorando anche per portare questa tecnologia alle masse. Reichental ci ha confidato che suo nonno era un calzolaio, e nel momento in cui prendeva la misura del tuo piede avrebbe fatto un paio di scarpe perfette e su misura per te. Al giorno d’oggi portiamo i nostri piedi in un negozio dove troviamo diversi modelli di scarpe già prodotte, che devono incontrare non solo i nostri gusti personali ma anche la comodità per i nostri piedi unici e, molto spesso, la comodità viene sacrificata in favore dell’estetica. La stampante 3d fa esattamente la stessa cosa del vecchio calzolaio: crea al momento un oggetto su misura per noi che incontra tutti i nostri gusti e le nostre esigenze. La capacità di fabbricare le cose di cui abbiamo bisogno quando ne abbiamo bisogno, senza sprechi e senza affidarsi a impianti di produzione distanti, sta finalmente tornando. Il potenziale è evidente e 3D Systems sta già portando Cubify nelle scuole ed insegnando agli studenti come usarla nel creare oggetti nuovi in un processo che incoraggi la progettazione, l’ingegnerizzazione, la programmazione, l’arte e molte altre importanti competenze che possono essere sviluppate efficacemente grazie a questo metodo.

La stampa 3D è arrivata, ed è chiaro quest’anno come non sia più relegata a chi ha abbastanza soldi e competenze di programmazione per potersele permettere. E’ una tecnologia che stà prendendo piede ovunque e tra chiunque. Un paio di anni fa era considerata quasi fantascienza, ed invece eccola qui pronta ad irrompere nelle case di ognuno. Tutto ora sembra possibile, anche un ritorno della manifattura su piccola scala e alla produzione in proprio dei pezzi di ricambio per le società che effettuano riparazioni di qualsiasi genere, il tutto a beneficio dell’efficienza industriale e, quindi, dell’ambiente.

Fonte: zeitnews.org

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Traduzione a cura di Daniel Iversen

Il silicio, elemento semiconduttore, sta alla base della tecnologia più moderna, dai telefoni cellulari ai computer. Secondo i ricercatori dell’Università di Tel Aviv però, questo materiale sta rapidamente diventanto obsoleto in un industria che crea prodotti sempre più piccoli e meno dannosi per l’ambiente.

Ora, un gruppo composto dai dottorandi Elad Mentovich e Netta Hendler del dipartimenti di chimica di TAU e del Centro di Nanoscienze e Nanotecnologia, con la supervisione del Dr. Shachar Irchter in collaborazione con il Prof. Michale Gozin e il suo dottorando Bogdan Belgorodsky, hanno creato insieme transitor basati su proteine, derivanti da materiali organici trovati nel corpo umano che potrebbero diventare la base per una nuova tecnologia a nano-scala, più flessibile e biodegradabile.

Lavorando con sangue, latte e proteine del muco che hanno l’abilità di auto assemblarsi in un film semi-conduttore, i ricercatori hanno compiuto un primo passo costruendo dei display biodegradabili, ma mirano a usare questo metodo per sviluppare un intera gamma di dispositivi elettronici. La loro ricerca, che è apparsa sulle riviste Nano Letters e Advanced Materials, ha recentemente ricevuto una medaglia d’argento al Materials Research Società Graduate Student Awards in Boston, MA.

Costruire il miglior transistor dall’inizio alla fine.

Una delle difficoltà nell’utilizzo del silicio come semi-conduttore è che un transistor creato con questo materiale deve essere costruito con un approccio top-down. I produttori iniziano con un foglio di silicio che scolpiscono per fargli prendere la forma necessaria, come se stessero intagliando una scultura in una roccia. Questo metodo limita le capacità dei transistor quando si tratta di dimensione e flessibilità.

I ricercatori del TAU hanno scelto la biologia e la chimica per un approccio diverso nel creare il transistor ideale. Quando hanno applicato diverse combinazioni di sangue, latte e proteine del muco a un materiale base qualsiasi, le molecole si sono auto-assemblate per creare un film semi-conduttore a nano-scala. Nel caso delle proteine del sangue, per esempio, il film ha uno spessore di circa 4 nanometri. Nella tecnologia corrente invece la misura in uso è di 18 nanometri, dice Mentovich.

Tutte insieme i tre diversi tipi di proteine creano un circuito completo con capacità ottiche ed elettronica, ognuna portando qualcosa di unico alla scheda. Le proteine del sangue hanno l’abilità di assorbire l’ossigeno, spiega Mentovich, che permette un “dopaggio” dei semi-conduttori con prodotti chimici specifici, per creare proprietà tecnologiche particolari. Le proteine del latte, note per la loro resistenza in ambienti difficili, formano le fibre che sono i mattoni costruttori del transistor, mentre le proteine del muco hanno l’abilità di tenere separati i coloranti rossi, verdi, blu e fluorescenti, che insieme creano l’emissione di luce bianca necessaria per ottiche avanzate.

Nel complesso, le capacità naturali di ogni proteina danno ai ricercatori un “controllo unico” sul transistor organico che ne risulta, permettendo aggiustamenti della conduttività, stoccaggio di memoria, e fluorescenza, tra le tante altre caratteristiche.

Una nuova era della tecnologia

La tecnologia ora si sta spostando da un’era del silicio a un’era del carbonio, fa notare Mentovich, e questo nuovo tipo di transistor potrebbe giocare un ruolo importante, anche perchè saranno l’ideale per dispositivi più piccoli e flessibili realizzati in plastica piuttosto che il silicio, che esiste in una forma a wafer che, se piegata, si frantumerebbe come il vetro. La scoperta potrebbe quindi condurre a una nuova gamma di tecnologie flessibili, schermi, telefoni cellulari, tablet, biosensori e microprocessori.

Altrettanto significativo è il fatto che, visto l’uso di proteine naturali per costruire i transistor, i prodotti che i ricercatori creeranno saranno biodegradabili.
E’ una tecnologia molto più amica dell’ambiente e che affronta il problema crescente dei rifiuti elettronici, che fanno traboccare discariche in tutto il mondo.

Fonte: Physorg

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