Il sistema tubolare ricorda la configurazione naturale del bambù
L’impiego delle strutture flat-pack per l’edilizia non è una novità, ma attualmente la loro applicazione è limitata a costruzioni di piccole dimensioni, solitamente utili nel caso di disastri. Si tratta di edifici “pop-up” facilmente assemblabili e trasportabili in luoghi talvolta difficili da raggiungere. Ma le applicazioni biomediche e le applicazioni aerospaziali hanno portato questa tipologia di strutture ad un livello decisamente più alto, grazie ad applicazioni che “cambiano” forma una volta collocate nelle destinazione finale.
Partendo da questo presupposto, gli ingegneri della RMIT University sono riusciti ad elaborare un sistema tubolare autobloccante ad alta resistenza, ispirato all’arte degli origami ed alla struttura biologica del bambù.
Costruire una casa partendo da una serie di tubi piatti
I ricercatori a capo dello studio, il dott. Jeff Ting-Uei Lee e il professor Mike Yi Min Xie, si sono ispirati alla struttura naturale del bambù per realizzare un elemento ad alta resistenza. Il passaggio successivo è poi stato quello di individuare la soluzione ottimale per “piegare” la struttura tubolare affinchè potesse assumere una determinata forma e design una volta collocata.
Il risultato è una struttura flat-pack composta da tubi appiattiti in 2D, ma che con estrema semplicità, possono cambiare forma e tornare all’originale struttura cilindrica senza compromettere la resistenza complessiva del manufatto. “La nostra invenzione è adatta per un uso su larga scala: un pannello del peso di soli 1,3 kg, realizzato con più tubi, può facilmente sostenere una persona di 75 kg”, sottolineano i ricercatori.
Facile da assemblare ed autobloccante
Il nuovo sistema permette di velocizzare il sistema di assemblaggio dei tubi che assumono una forma autobloccante grazie alla struttura flat-pack.
“La nostra ricerca non solo apre nuove possibilità per progetti strutturali innovativi e multifunzionali, ma può anche migliorare significativamente i sistemi implementabili esistenti“, prosegue Xie della Facoltà di Ingegneria.
Ad esempio, la soluzione potrebbe aiutare la NASA a migliorare la resistenza delle strutture già oggi impiegate per l’installazione dei pannelli solari. In questo caso i tubi di collegamento sono spediti nello spazio “impacchettati” e appiattiti, ma la struttura finale è un tubo cavo facilmente soggetto a deformazione. Con il nuovo sistema brevettato dalla RMIT University ed ispirato agli origami, la struttura potrebbe garantire una resistenza inaspettata.
La ricerca “Self-locking and stiffening deployable tubular structures” sarà disponibile dal 27 settembre sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .
Un potenziale futuro
Il professor Xie ha sottolineato che l’algoritmo intelligente elaborato per sviluppare le strutture flat-pack tubolari, ha consentito di controllare il comportamento della struttura sottoposta a forze modificando l’orientamento dei tubi. Gli sviluppi futuri sono molteplici.
“Il nostro obiettivo è estendere la funzionalità autobloccante a diverse forme di tubi e testare il comportamento dei tubi sottoposti a varie forze, come piegatura e torsione”, ha sottolineato Lee impegnato a testare nuovi materiali e nuove forme per le strutture tubolari.