Immagine copertina generata con l’intelligenza artificiale
Il MIT ha sviluppato un nuovo sistema di dispositivi intelligenti capaci di cambiare configurazione fisica, aprendo nuove possibilità per arredamento, robotica e altri sistemi interattivi. La tecnologia, chiamata bifur-circuits, utilizza blocchi modulari realizzati con stampa 3D che possono piegarsi, torcersi e riconfigurarsi mantenendo al tempo stesso una connessione elettrica continua.
Come funzionano i dispositivi intelligenti del MIT
Alla base dell’innovazione ci sono blocchi metamateriali modulari stampati in 3D, progettati per assumere numerose configurazioni stabili. A differenza dei metamateriali tradizionali, generalmente limitati a poche forme rigide, il sistema sviluppato dai ricercatori del MIT permette a un singolo oggetto di passare attraverso decine di configurazioni differenti, senza interrompere l’alimentazione o la trasmissione del segnale.
Il principio è particolarmente interessante perché la trasformazione non richiede una complessa rete di cavi esterni. I diversi elementi sono infatti progettati per rimanere elettricamente connessi mentre cambiano posizione e geometria. Il risultato è un sistema nel quale la struttura fisica e la componente elettronica sono strettamente integrate.
La tecnologia è già stata utilizzata per realizzare oggetti interattivi, tra cui un controller per videogiochi, dimostrando concretamente le potenzialità dell’approccio.
Bifur-circuit, la fisica dietro il cambiamento di forma
Il funzionamento dei bifur-circuits si basa su un fenomeno noto come biforcazione meccanica. Si tratta di un comportamento fisico nel quale una struttura, superata una determinata soglia, può modificare improvvisamente il proprio stato.
Nel sistema del MIT, questo principio viene sfruttato per aumentare in modo significativo la riconfigurabilità. L’aggiunta anche di una sola unità può infatti generare numerose nuove combinazioni spaziali.
A rendere possibile il collegamento tra i vari blocchi sono materiali conduttivi flessibili, integrati nei punti di snodo. Quando gli elementi ruotano, questi materiali permettono di mantenere la connessione elettrica e, contemporaneamente, di stabilire circuiti differenti tra i blocchi vicini.
La struttura può quindi non soltanto cambiare forma, ma anche rilevare la propria configurazione fisica senza ricorrere a cablaggi esterni o a ingombranti sensori meccanici.
Dalla sedia al tavolo: le applicazioni possibili
Le applicazioni immaginate dai ricercatori spaziano dall’arredamento intelligente alla robotica. Un esempio particolarmente significativo riguarda una sedia riconfigurabile, capace di trasformarsi in un tavolino contenitore oppure di appiattirsi per essere riposta più facilmente.
Durante queste trasformazioni, il sistema può trasmettere a un display la propria configurazione in tempo reale. Questo apre la strada a oggetti capaci di comunicare digitalmente il proprio stato mentre modificano la propria struttura.
Nel settore della robotica, invece, i bifur-circuits potrebbero essere utilizzati per sviluppare pinze morbide riconfigurabili, in grado di modificare la propria geometria a seconda delle necessità. Tra gli altri possibili impieghi figurano anche strumenti interattivi per la riabilitazione, rifugi di emergenza riconfigurabili e antenne capaci di modificare dinamicamente la propria forma per adattare la frequenza in ambienti variabili.
La stampa 3D risolve anche il problema della resistenza
Integrare elettricità all’interno di una struttura in plastica destinata a piegarsi e muoversi non è semplice. I conduttori flessibili, infatti, possono rompersi quando vengono sottoposti ripetutamente a stress meccanici.
Il team del MIT ha affrontato il problema combinando software progettato ad hoc e stampa 3D multimateriale. I blocchi sono stati realizzati utilizzando una stampante 3D multimateriale e uno specifico strumento CAD per la simulazione.
La resistenza del sistema è stata poi verificata attraverso 10.000 test di compressione, senza registrare alcuna perdita della connettività elettrica. L’energia può così attraversare direttamente la geometria dei blocchi anche durante le trasformazioni.
Verso oggetti con un’intelligenza integrata
Per il MIT, i bifur-circuits rappresentano un passo verso la creazione di building block meccanici dotati di intelligenza integrata. L’idea è superare il concetto di oggetto statico e costruire strutture capaci di riconfigurarsi mantenendo al tempo stesso stabilità e funzionalità elettronica.
La ricerca amplia così le possibilità offerte dai metamateriali meccanici: elementi apparentemente semplici possono essere assemblati per ottenere strutture molto più complesse, capaci di cambiare comportamento e forma. Una prospettiva che potrebbe trovare spazio in numerosi sistemi in cui meccanica, elettronica e riconfigurabilità devono convivere nello stesso dispositivo.
Fonte: Interesting Engineering
