Lattice stampate in 3D diventano sensori distribuiti: l’Università di Glasgow mappa il danno in tempo reale con tomografia elettrica
Un team dell’Università di Glasgow, in collaborazione con l’Università di Sydney, ha sviluppato un sistema che trasforma le strutture in lattice stampate in 3D in sensori distribuiti capaci di rilevare e localizzare il danno mentre si propaga. La tecnologia elimina la necessità di applicare sensori puntuali in ogni zona critica della struttura.
Il principio si basa su una resina fotopolimerica caricata con nanotubi di carbonio che rende elettricamente conduttiva l’intera architettura. Quando un elemento della lattice si danneggia, il percorso elettrico locale cambia e il sistema ricostruisce una mappa spaziale del danno attraverso Electrical Impedance Tomography (EIT).
- Resina conduttiva con nanotubi di carbonio trasforma la lattice in sensore distribuito
- EIT ricostruisce in tempo reale la mappa del danno senza sensori puntuali
- Prima applicazione in situ della tomografia elettrica a strutture architettate
- Studio pubblicato su Advanced Functional Materials il 28 settembre 2026
La struttura diventa il sensore
La geometria e il materiale dell’intera lattice diventano parte integrante del sistema di misura, non un supporto su cui applicare sensori esterni.
Lo studio, firmato da Akash Deep, Andrea Samore, Alistair McEwan, Andrew McBride e Shanmugam Kumar, rappresenta la prima applicazione in situ della EIT a lattice architettate progettate specificamente per integrare risposta meccanica e capacità di sensing.
Il risultato non è una lattice con strain gauge applicati. L’intera struttura funziona come sensore distribuito che rileva variazioni di conducibilità elettrica mentre viene caricata meccanicamente.
Il problema delle rotture interne invisibili
Le strutture lattice possono subire danni interni significativi senza mostrare segni evidenti sulla superficie esterna, rendendo difficile il monitoraggio con metodi convenzionali.
Le lattice stampate in 3D combinano bassa massa, elevata rigidità specifica, assorbimento di energia e comportamento programmabile. Ma proprio questa architettura complessa rende difficile individuare dove inizia il danno.
Una lattice può contenere centinaia di ligamenti, nodi e percorsi di carico alternativi. Una singola rottura interna può non produrre variazioni evidenti sulla superficie esterna.
Il problema si amplifica quando la lattice è racchiusa in una skin, integrata in un sandwich o nascosta all’interno di un componente. Osservare solo l’esterno non è sufficiente.
I limiti dei sensori convenzionali
I sensori tradizionali misurano punti specifici: bisogna sapere in anticipo dove posizionarli, altrimenti il danno può sfuggire.
Uno strain gauge misura deformazione dove è applicato. Un accelerometro rileva risposta dinamica in una posizione determinata. Una fibra ottica può monitorare una linea.
Queste tecnologie possono essere molto accurate ma condividono una limitazione: richiedono di conoscere in anticipo la posizione critica. Se il danno nasce altrove, può non essere rilevato.
Tecnica di imaging elettrico che ricostruisce la distribuzione di conducibilità all’interno di un volume misurando correnti e tensioni sulla superficie. Quando la struttura si danneggia, la conducibilità locale cambia e l’EIT trasforma questa variazione in una mappa spaziale.
Come funziona il sistema
Il monitoraggio continuo della conducibilità elettrica permette di seguire la nascita e la propagazione del danno senza interruzioni.
La resina fotopolimerica caricata con nanotubi di carbonio viene utilizzata per stampare la lattice attraverso processi di vat photopolymerization. L’intera struttura diventa elettricamente conduttiva.
Durante il caricamento meccanico, il sistema applica correnti elettriche e misura le tensioni risultanti. L’algoritmo EIT ricostruisce continuamente la distribuzione della conducibilità.
Quando un ligament si danneggia o si rompe, il percorso elettrico locale cambia. Il sistema rileva questa variazione e la trasforma in una mappa spaziale che mostra dove si trova il danno.
Implicazioni per il monitoraggio strutturale
La tecnologia apre possibilità per il monitoraggio distribuito di componenti complessi in settori dove la sicurezza strutturale è critica.
Il sistema sviluppato a Glasgow può trovare applicazioni nel structural health monitoring di settori come aerospace, automotive, biomedico, energia e strutture protettive.
La capacità di rilevare il danno in tempo reale senza sensori puntuali permette di monitorare componenti dove l’ispezione visiva è impossibile o insufficiente. La lattice stessa diventa un sistema diagnostico integrato.
La pubblicazione su Advanced Functional Materials del 28 settembre 2026 segna un passo avanti nell’integrazione tra progettazione strutturale e capacità di sensing distribuito.
article écrit à l'aide de systèmes d'intelligence artificielle
Questions & Réponses
Comment fonctionne le système de détection des lattices 3D développé par l'Université de Glasgow ?
Le système repose sur une résine photopolymère chargée de nanotubes de carbone qui rend électriquement conductrice l'ensemble de l'architecture du lattice. Lorsqu'un élément est endommagé, le chemin électrique local change et le système reconstruit une carte spatiale du dommage via Electrical Impedance Tomography (EIT).
Pourquoi les capteurs conventionnels ne suffisent-ils pas à surveiller les structures lattice ?
Les jauges de déformation ne mesurent que des points spécifiques et exigent de savoir à l'avance où les positionner. Dans un lattice comportant des centaines de ligaments et des chemins de charge alternatifs, une seule rupture interne peut ne produire aucune variation évidente sur la surface externe, échappant ainsi à la surveillance ponctuelle.
Quelle est la principale nouveauté de l'étude publiée dans Advanced Functional Materials ?
L'étude représente la première application in situ de la tomographie électrique (EIT) à des lattices architecturées conçues spécifiquement pour intégrer réponse mécanique et capacité de détection. Il ne s'agit pas d'un lattice avec des capteurs appliqués, mais de la structure entière qui fonctionne comme un capteur distribué.
Quels problèmes résout la surveillance distribuée des dommages dans les lattices imprimés en 3D ?
Les lattices peuvent subir des dommages internes significatifs sans signes visibles à l'extérieur, surtout s'ils sont enfermés dans une skin, intégrés dans un sandwich ou cachés dans un composant. Le système EIT permet de détecter et localiser le dommage pendant qu'il se propage, sans capteurs ponctuels dans chaque zone critique.
Qui a signé l'étude et quand a-t-elle été publiée ?
L'étude est signée par Akash Deep, Andrea Samore, Alistair McEwan, Andrew McBride et Shanmugam Kumar, fruit d'une collaboration entre l'Université de Glasgow et l'Université de Sydney. Elle a été publiée dans Advanced Functional Materials le 28 septembre 2026.
