Come ci hanno insegnato (non così tanto tempo fa) Albert Einstein e la sua relatività speciale, viviamo tutti quanti in una quadruplice dimensione spazio-temporale dove il quarto elemento è il tempo. Un film in 3D, a pensarci bene, è girato in 4D perché – oltre alla simulazione cinematografica dello spazio – offre allo spettatore anche una simulazione delle ore, dei giorni e magari degli anni che passano. Così la tecnologia più calda del momento, la stampa 3D – chiamata anche manifattura addizionale – potrebbe diventare in 4D se il prodotto che ne esce fuori fosse poi in grado di autoassemblarsi nel giro di qualche secondo o minuto.

Qualcuno ci ha già pensato. Anzi, ci ha già provato. Skylar Tibbits, direttore del Self-assembly Lab al Massachusetts Institute of Technology, ha presentato alla conferenza Ted di Los Angeles i primi prototipi 4D, realizzati in collaborazione con Stratasys, società quotata al Nasdaq che produce le stampanti per la manifattura addizionale.
L'addictive manufacturing consiste nel creare un oggetto sovrapponendo impercettibili strati di materia uno sopra l'altro, seguendo gli ordini di un disegno tridimensionale computerizzato. Volendo, è un po' come stampare un documento su carta sotto gli ordini di un word processor, senonché, in questo caso, le molecole di "inchiostro" polimerico si sovrappongono una all'altra per salire nella terza dimensione e creare qualsiasi tipo di oggetto: ci sono chitarre e violini (perfettamente funzionanti), ma anche orecchini e portaceneri, tazzine e manopole della lavatrice, arti artificiali e prototipi aeronautici. Perfino una moto.

Nel 2010, quando Nòva24 annunciò per la prima volta il decollo di questa tecnologia, fra i materiali disponibili c'erano praticamente solo polimeri plastici. Oggi ci sono metalli, ceramiche, vetri e perfino molecole organiche, che potrebbero aprire la strada alla futura manifattura di componenti biologici. Grazie a questa evoluzione, che di fatto spalanca le porte a un futuro di stampe tridimensionali casalinghe (i prezzi dei modelli entry level sono scesi a mille dollari e un giorno non lontano saranno a 300), Tibbits e il suo team sono riusciti a realizzare qualcosa di ingegnoso.

Usando una stampante Stratasys capace di utilizzare contemporaneamente materie prime diverse, hanno prodotto oggetti di plastica ricoperti di un altro materiale "intelligente" capace di assorbire l'acqua. Le molecole di H2O servono come fonte di energia: una volta stampato, l'oggetto viene immerso nell'acqua e comincia ad espandersi. «La parte rigida funziona da struttura, mentre lo strato aggiuntivo rappresenta la forza che piega e riarrangia l'intero oggetto», ha detto Tibbits in un'intervista alla Bbc. Stiamo parlando ancora di oggetti molto semplici, come un bastone che si piega fino ad autoassemblarsi – lungo la scala temporale di poche decine di secondi – in un cubo. Ecco a voi la stampa quadridimensionale.
Certo, è solo l'inizio. Ma non è difficile vedere nel futuro della manifattura addizionale e "temporale", un ventaglio di opportunità enormi. Il laboratorio dell'Mit promette di allargare gli esperimenti verso progetti più ambiziosi. L'acqua, ad esempio, non può essere l'unica sorgente di energia (anche perché soluzioni più complesse ne chiedono di più). «Possiamo anche usare il calore e la vibrazione – dice Tibbits –. Adesso vogliamo sperimentare applicazioni e prodotti che non sarebbero neppure possibili senza l'uso di questa tecnologia. Che so, basta pensare a tubi capaci di espandersi e restringersi, in modo da accomodare diversi flussi di liquidi».

Se è per questo, si può anche andare molto molto più in là. Un'altra società all'avanguardia della manifattura addizionale è Autodesk, società californiana di software produttrice di AutoCad, il più diffuso software per il computer assisted design. È stata Autodesk a sperimentare la forza tridimensionale dei suoi modelli fatti di bit, fabbricando la prima motocicletta stampata della storia. Ma è stata anche Autodesk a fornire il software per gli esperimenti dell'Mit.

«Abbiamo già delle stampanti capaci di usare cellule staminali come materia prima – commenta Carlos Olguin, un giovane messicano che dirige la ricerca di Autodesk –. L'idea dietro al 4D è usare la forza immensa della biologia, per modificarla. Ma c'è ancora molta strada da fare». Anche stavolta, ma a maggior ragione, è solo questione di tempo.

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