una nuova geometria ridisegna le imbottiture dei caschi: sei volte più sicuri contro gli urti più violenti
Un nuovo design per il materiale interno dei caschi promette di rivoluzionare il settore
Obiettivo sicurezza: sono tante le soluzioni innovativi messe a punto negli ultimi anni per tutelare l’incolumità delle persone, nelle competizioni sportive e nella vita di tutti i giorni. E in questo caso l’attenzione si rivolge al mondo dei motori nel quale la velocità, che sia su due o su quattro ruote, mette spesso a repentaglio la vita dei piloti.
In questo contesto, un team di ingegneri dell’Università di Boulder, Colorado e dei Sandia National Laboratories ha sviluppato un nuovo design per i materiali di imbottitura dei caschi che potrebbe rivoluzionare il settore, promettendo di assorbire impatti fino a sei volte più potenti rispetto ai sistemi tradizionali.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Advanced Materials Technologies.
Geometria flessibile: un approccio innovativo per assorbire gli urti
“La mitigazione dell’impatto è un aspetto importante in moltissimi settori”, ha affermato Robert MacCurdy, autore corrispondente dello studio e assistant professor presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica della CU Boulder. “Vale per la sicurezza stradale, nelle ginocchiere e nei gomitiere degli sportivi cosi come nelle attrezzature per l’imballaggio.”
Punto di partenza di questo approccio innovativo è stata la valutazione della reale efficacia dei materiali schiumosi sino ad oggi utilizzati per assorbire gli urti, caratterizzati da innumerevoli piccoli fori e canali. Comunemente utilizzati in una varietà di applicazioni, – come dicevamo, il loro impiego va dai cuscinetti protettivi per le ginocchia alle confezioni di spedizione – presentano però un limite significativo: una volta compressi oltre una certa soglia perdono la loro capacità di assorbimento, diventando rigidi e inefficaci.
Il team di ricerca è andato oltre questo ostacolo e ha ripensato del tutto la struttura interna dei materiali di imbottitura, utilizzando algoritmi informatici per progettare una nuova geometria interna, rappresentata da cuscinetti stampati in 3D da un materiale elastico simile al poliuretano, che la rendono simile ad una fisarmonica, in grado di assorbire fino al 25% in più di forza rispetto alle tecnologie attuali.
Come funzionano le schiume assorbi-urti
Per capire perché alcune imbottiture funzionano bene e altre no, bisogna analizzarle con attenzione. Ciò che dà elasticità alla schiuma, ad esempio, sono tutti quei piccoli angoli e fessure che la compongono. Quando si schiaccia una spugna quegli spazi vuoti iniziano a chiudersi, il che, a sua volta, assorbe energia.
Il team di ricerca del quale parliamo ha creato un’imbottitura da una rete di torri esagonali, o “reticoli a piastre”, che assomigliano un po’ ai favi delle api: un modo più efficiente per assorbire le forze. Per realizzare una schiuma più performante, è stato prima tilizzato un software personalizzato per tracciare una rete di favi, poi sono stati ottimizzati per includere alcuni nodi, un po’ come i mantici di una fisarmonica. Si tratta di pieghe che aiutano a guidare i favi mentre si schiacciano durante un impatto, consentendo un collasso molto più fluido.
In altre parole, a differenza della schiuma tradizionale, quella realizzata da questo team di ricerca si comporterà allo stesso modo, non importa a quale pressione sarà sottoposta – o, almeno, lo farà fino a un certo punto.
La geometria può funzionare davvero? Ecco i test
I ricercatori volevano anche assicurarsi che la loro imbottitura potesse resistere a urti e contusioni “reali”. Hanno quindi utilizzato una stampante 3D per creare blocchi delle dimensioni di un mattoncino da un materiale elastico chiamato poliuretano termoplastico, strutturato come spiegato sopra. Poi li hanno schiacciati con una macchina per prove di impatto e hanno realizzato che i blocchi cosi strutturati potevano assorbire circa sei volte più energia rispetto alle schiume standard realizzate con lo stesso materiale e fino al 25% in più rispetto ad altri modelli a nido d’ape.
Oltre la sicurezza stradale: le prospettive di applicazione
Quello della sicurezza stradale non è il solo campo di applicazione: il team di ricerca sta infatti anche lavorando per perfezionare ulteriormente la loro soluzione ed è fiducioso che questo nuovo design delle schiume potrà essere applicato ad una vasta gamma di materiali, daille plastiche elastiche fino all’alluminio. Il risultato potrebbe essere un mondo più sicuro e protetto, in cui la tecnologia gioca un ruolo chiave nel mitigare gli effetti degli urti.
Una volta ancora, la ricerca ingegneristica sembra aver aperto una nuova era, garantendo una maggiore protezione per persone e oggetti in ogni ambito della vita quotidiana.
Fonti: futuroprossimo.it / dailycamera.com
immagine di copertina: Unsplash
autrice: Francesca Rosati
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