DA FRA MAURO AD ARTEMIS

Progetto STEM – Corso “Stampa 3D”

DA FRA MAURO AD ARTEMIS

Il progetto ha l’obiettivo di avvicinare gli studenti del corso “Stampa 3D”, inserito all’interno del programma STEM, alle potenzialità e agli impieghi concreti di questa innovativa tecnologia. Attraverso attività pratiche e momenti di approfondimento, gli alunni sono stati guidati alla scoperta delle applicazioni della stampa 3D in numerosi ambiti: dalla vita quotidiana alla medicina, dall’ingegneria alla tecnologia spaziale. Un’occasione per stimolare curiosità, spirito di osservazione e consapevolezza rispetto all’impatto che queste tecnologie hanno – e avranno – nella nostra società.

Per saperne di più

https://www.liceoartisticoluzzati.edu.it/schede-didattiche?id=353

Docenti:

• Angelo M. Camera
• Marco Avvenente
• Giorgio Malfanti

Primo incontro, punti principali toccati: 

Stampa 3D applicata nella tecnica delle costruzioni, collegabile quindi con l’indirizzo di architettura.

Stampa 3D applicata a livello industriale per la prototipazione di singoli pezzi o per la produzione di piccole serie di oggetti di ogni tipo. 

In particolar modo sono state illustrate prototipazioni in tecnopolimeri quali PEEK o PEI che offrono particolari prestazioni in campo tecnico dal punto di vista delle caratteristiche meccaniche o della resistenza alla temperatura o dell’isolamento elettrico.

Prototipazione di oggetti utili nel campo del Design, evidenziando come la stampa 3D eviti la realizzazione di costosi stampi per iniezione, nel campo dei pneumatici, nel campo delle macchine da formula uno e dell’automotiv in genere, nel campo del replacement su componenti usurati.

Prototipazione per protesi in campo medico, dagli arti ai padiglioni auricolari, dove si sommano sia i vantaggi legati alla produzione di pezzi singoli, che possono in caso essere rifatti in base alle diverse età del paziente, sia in base alle sue preferenze dal punto di vista estetico. 

Stampa 3D in campo alimentare che permette di personalizzare il cibo così prodotto in base a forma colore, consistenza, valori nutritivi e sapore, utilizzando però materia prima che può anche essere a lunga conservazione. 

Secondo incontro, punti principali toccati: 

Si è passati quindi all’applicazione di questa tecnologia nel campo dell’esplorazione spaziale a cominciare dalle future basi, prima lunari e poi marziane previste nel progetto Artemis.

NASA

Una casa sulla Luna

Annunciato il successo del primo volo della navicella Orione, che farà la spola con la Terra

La NASA ha grandi piani per la piattaforma Gateway, una piccola stazione spaziale orbitante attorno alla Luna che l’agenzia punta a costruire nei prossimi anni e che servirà come base di partenza e di arrivo da e per il nostro satellite.

la NASA progetta la costruzione di una base lunare composta di più moduli come nelle immagini seguenti, con parti ad uso abitativo, parti adibite alla ricerca, parti dedicate alla coltivazione in serra, il tutto alimentato con pannelli fotovoltaici.

Tale progetto prevede l’invio di macchine che possano stampare in 3D la struttura delle prossime basi partendo dal materiale reperibile sulla superficie lunare con dei macchinari che siano alimentati ad energia solare e che siano dotate di additivi spediti insieme ai macchinari stessi. Il progetto Artemis, ad esempio, prevede già l’uso di urea, ricavata dal riutilizzo dei liquidi prodotti dagli astronauti, come additivo per la costruzione delle pareti stampate.

L’utilizzo della stampa 3D diventa essenziale, in tale ambiente, per produrre ciò che serve in termini di pezzi di ricambio o di nuovi prototipi necessari per ricambi ed accessori.

Per coinvolgere gli studenti in tale progetto si è passati poi a progettare una struttura di moduli, da realizzare in laboratorio, con dei modelli in due scale diverse.

Durante la produzione del primo modello si è osservato come la struttura stessa dei supporti verticali realizzati dalla stampante, in fase di produzione, ne abbia suggerito un utilizzo in funzione di vani per ascensori, moduli abitativi e soprattutto di spazi utilizzabili per le serre come quelle progettate dall’ESA, realizzate in Piemonte e presentate, ad esempio, alla mostra di Genova Euro-Flora 2025 e qui presentate nelle immagini seguenti.

Tali serre sono progettate per uno sviluppo in verticale su più piani ad altezza variabile per ottimizzare gli spazi in funzione dello sviluppo raggiunto dalle piante e pensate per coltivazioni idroponiche del tutto automatizzate.

Le basi saranno alimentate ad energia solare con dei pannelli fotovoltaici, tenendo conto però, delle problematiche insite nelle polveri lunari che tendono ad attaccarsi, per probabile effetto elettrostatico, alle superfici con cui vengono a contatto. Per cui pannelli fotovoltaici e superfici trasparenti delle cupole destinate alla coltivazione devono poter essere tenute il più possibile pulite con opportuni dispositivi volti a togliere la polvere stessa.  

 Impostato questo lavoro di progettazione il prof. Avvenente ha poi provveduto in successivi incontri con la 5°A a far stampare i due prototipi di moduli in PLA e a collocarli virtualmente proprio sull’altopiano di Fra Mauro (dal nome del monaco e cartografo italiano del 1400) dove atterrò la missione dell’Apollo 14 nel 1971. 

A riguardo è da sottolineare in particolare l’impegno dell’alunno Davide Marenco della classe 5°A.  

Realizzazione del modello con la stampante del laboratorio

Per implementare poi il progetto dal punto di vista interdisciplinare, per quanto riguarda l’indirizzo scenografico, il prof. Malfanti ha poi accettato di unirsi all’iniziativa in modo da realizzare un plastico in cui collocare i moduli stampati. La realizzazione di tale plastico è stata poi affidata agli alunni della classe 5C. 

Seguono le due seguenti immagini che potrebbero essere titolate:

Base Lunare all’alba

Base lunare al tramonto

Il progetto ha quindi raggiunto tutti i suoi scopi dal punto di vista tecnico ed interdisciplinare con buona partecipazione e collaborazione da parte di alunni e colleghi.

La prosecuzione naturale di tale progetto sarebbe la progettazione completa degli spazi interni dal punto di vista tecnico-architettonico in modo da ottimizzarne l’utilizzo, non dimenticando un minimo spazio comune in cui gli astronauti possano condividere qualche pausa lavorativa.