Quando l’immaginazione diventa realtà

Proseguono gli esperimenti più arditi con le stampanti 3D: da un lato qualcuno riporta in vita i Long Playing mentre dei ricercatori riescono a rendere conduttivo il materiale estruso.

Gli esperimenti sui materiali che le stampanti 3D riescono a estrudere si stanno moltiplicando: abbiamo visto ad oggi filamento prodotto con PLA, ABS, ma anche polistirolo e anche alcool polivinilico; in Germania è anche stato sperimentato del filamento con base polistirolo e polvere di legno, ottenendo un risultato simile alla masonite o al cartone pressato.

Ora dei ricercatori dell’università inglese di Warwick hanno pubblicato su PLOS ONE il risultato del loro lavoro che mescola a un supporto normalmente stampabile per estrusione del nerofumo o nero di carbonio. Questa sostanza ha delle proprietà conduttive e non è soggetto ad ossidazione, risultando migliore rispetto a polveri metalliche di argento o rame. Questo stesso materiale è già stato applicato ai polimeri conduttivi e manifesta – come accade per gli altri materiali che vengono mescolati a una matrice isolante – il punto di transizione da conduttivo a isolante quando la percentuale fra matrice e polvere conduttrice scende sotto il 25%.

Per la matrice i ricercatori hanno scelto un polimero con una temperatura di fusione molto bassa, il Polymorph, che già a 60 gradi centigradi è fuso, mentre vetrifica a -60. Grazie a questa bassa temperatura, i ricercatori hanno potuto creare il loro “impasto” aggiungendo polvere di nerofumo fino ad ottenere un materiale con una percentuale in volume superiore al dato necessario per il passaggio a composto conduttivo (circa il 15% in peso).

La quantità di nerofumo aggiunta e miscelata ha richiesto un processo di messa a punto abbastanza lungo in quanto per le sue caratteristiche, il processo stesso di miscelazione si è rivelato non banale e ogni disomogeneità nella mescola ha creato problemi nella successiva fase di estrusione (il nerofumo infatti non fonde e non cola per gravità nell’estrusore, creando delle ostruzioni). Solo con una miscelazione a livello delle nanoparicelle il composto ha manifestato le caratteristiche richieste all’estrusione con la stampante 3D.

Partendo da Polymorph e Carbon Black, il nome scelto dai ricercatori per questo materiale è stato CarboMorph.

Le stampe effettuate si sono subito rivelate molto interessanti, permettendo di creare prima degli oggetti conduttivi,

poi delle piste su una matrice isolante, sempre stampata con una 3D

ed infine sono stati creati degli elementi piezoresistivi, ovvero delle parti che modificano la loro resistenza in base alla deformazione a cui sono soggetti.

I ricercatori dell’università di Warwick – Simon J. Leigh, Robert J. Bradley, Christopher P. Purssell, Duncan R. Billson, David A. Hutchins – hanno quindi messo a punto un materiale che potrà evolvere, si spera a breve, in un prodotto commerciale da aggiungere al crescente arsenale di filamenti “creativi” e sempre di più una stampante a doppio estrusore sta acquistando significato in termini di possibilità offerte. Nel frattempo, il Polymorph può essere acquistato facilmente online, mentre il nerofumo può essere prodotto anche “in casa” badando però di non intossicarsi e, soprattutto, di non mandare a fuoco lo stabile.

Completamente diverso, ma altrettanto interessante e legato al mondo della stampa 3D è il progetto che è stato presentato il 20 dicembre da Amanda Ghassaei, Editor Tecnico di Instructables, sul sito stesso. Si tratta di una procedure per convertire dei file MP3 in modelli tridimensionali di 33 giri (long playing, dischi in vinile da 12 pollici ecc. ecc.) che possono essere stampati e riprodotti tramite un giradischi.

Chi ricorda i dischi in vinile ricorderà anche come i microsolchi fossero in pratica la forma d’onda del suono con frequenze da 20 a circa 20.000 hertz, opportunamente equalizzate secondo la curva RIAA per esaltare gli alti e attenuare i bassi, avvolta su una singola spirale dall’esterno verso l’interno del disco stesso. Osservando con una lente il microsolco, questa sua natura a “forma d’onda” è evidentissima anche perché si tratta della codifica in analogico e sotto forma di oscillazione di quella che poi deve essere l’oscillazione impressa al cono degli altoparlati. Un’oscillazione trasformata in segnale elettrico dalla membrana di un microfono partendo dalla differenza di pressione dell’aria in presenza di suono. In pratica, nel mondo analogico di una volta, l’oscillazione diventava segnale elettrico, quindi vibrazione della punta d’incisione per la matrice del disco, quindi nuovamente vibrazione del cantilever a cui è fissata la testina fonografica e generazione di un segnale elettrico corrispondente. Questo segnale opportunamente amplificato fa spostare il cono dell’altoparlante ricreando – con maggiore o minore fedeltà – la vibrazione originale catturata dal microfono.

Di tutto questo processo, Amanda ha sostanzialmente fatto un’analisi per arrivare alla sua idea “geniale”, ovvero trasformare un file MP3 nelle informazioni di variazione del segnale per ricostruire le oscillazioni – o forme d’onda – e, successivamente, trasformarle in un microsolco che si sviluppa a spirale sulla superficie di un disco piano da 12 pollici di diametro.

Per fare questo è stata messa in campo una stampante Object Connex 500, capace di depositare un polimero che indurisce tramite raggi ultravioletti e che permette di arrivare a 600 punti per pollice di risoluzione.

Purtroppo, come afferma la stessa Amanda nelle sue pagine di spiegazione del processo (http://www.instructables.com/id/3D-Printed-Record/), questa risoluzione è ancora circa un decimo di quella richiesta per creare dei microsolchi con una fedeltà e una “definizione” pari a quella dei 33 giri di una volta. Ciò nonostante, il risultato raggiunto, pur suonando con una scarsa qualità, ha oggi lo stesso effetto “wow” generato dai primi cilindri del fonografo di Edison, risalente alla fine del 1800.

Stampante a parte, Amanda mette a fattor comune della comunità di Instructibles l’intero processo e addirittura offre una soluzione semplificata con script e file da scaricare per gestire Processing nel modo opportuno, fino ad ottenere un file STL pronto per la “materializzazione”.

Vale comunque la pena sottolineare che non era intenzione dell’autrice clonare dei dischi in vinile, bensì è l’ennesima dimostrazione di come una tecnologia ancora relativamente acerba possa avere delle prospettive difficili da immaginare e, sinceramente, preferiamo vedere dei dischi che suonano male stampati con una 3D piuttosto che un fucile d’assalto, sempre creato con l’ausilio di una 3D printer.