Migliore visualizzazione dei territori sconosciuti per l'Esercito degli Stati Uniti grazie alla stampa 3D

In tempo di pace come in tempo di guerra, per garantire il successo delle operazioni militari è necessario conoscere in anticipo la configurazione del territorio. Queste informazioni permettono di ridurre al minimo gli imprevisti, consentendo alle truppe di spostarsi rapidamente e in sicurezza per raggiungere i propri obiettivi.

Il Corpo degli Ingegneri dell'Esercito Americano (U.S. Army Corps of Engineers, USACE) è un'ottima fonte di informazioni grazie all'opera di mappatura di città, aree montagnose e terreni complessi in tutto il mondo, svolta a supporto delle operazioni civili e militari. Incaricati di questa missione sono i membri scelti del Corpo, un'agenzia composta da circa 34.600 membri civili e 650 militari, tra cui biologi, ingegneri, geologi, idrologi ed esperti nella conservazione delle risorse naturali.

La squadra addetta alle operazioni di mappatura del Corpo dell'Esercito ha svolto un ruolo fondamentale nel 2005, durante le operazioni di soccorso in seguito all'uragano Katrina, contribuendo a tracciare la pianta della città di New Orleans mentre i soldati e le autorità civili erano impegnati a salvare vite umane e immobili. A causa della mutevolezza della situazione (il variare dei livelli dell'acqua, le condizioni degli ospedali e le aree sensibili) era necessaria una mappatura continua del terreno, compresi gli edifici, l'acqua e altre caratteristiche naturali.

Sfida: la realizzazione rapida di mappe tridimensionali

Una parte fondamentale di questo lavoro durante l'emergenza Katrina consisteva nella realizzazione di modelli 3D dettagliati del territorio, particolarmente utili per i soldati e la polizia. I modelli 3D veicolano molte più informazioni rispetto a una mappa bidimensionale che appiattisce particolari importanti e fornisce pochi indizi sulle quote. Per la creazione di modelli 3D del territorio vengono tradizionalmente utilizzati modelli in sabbia o assemblati a mano, oppure altri metodi che richiedono settimane di preparazione e sono, non da ultimo, fragili e ingombranti. Nell'urgenza del disastro Katrina non ci si poteva concedere il lusso di aspettare. Perdere minuti significava perdere vite umane.

Soluzione: la stampa 3D 

Il Centro di Ricerca e Sviluppo Tecnico (Engineer Research and Development Center, ERDC) del Corpo dell'Esercito trovò una soluzione al problema, grazie alla produzione di modelli 3D resistenti in modo rapido, semplice ed economico. Il Centro, insignito del riconoscimento come laboratorio di ricerca dell'Esercito per l'anno 2005, decise di stampare modelli tridimensionali del territorio a partire da informazioni geospaziali digitali, utilizzando una stampante 3D.

Una stampante 3D è un dispositivo di uscita per dati geospaziali tridimensionali, proprio come una stampante 2D è un dispositivo di uscita per i software di videoscrittura. La differenza principale sta nel fatto che una stampante 3D produce modelli tridimensionali. La sua tecnologia consente di ridurre di settimane il tempo necessario per la ricostruzione di modelli topografici e permette di visualizzare dettagli che non è possibile mostrare con altre tecnologie. Le impareggiabili funzionalità di colore delle stampanti 3D. consentono di distinguere con la massima precisione terra, acqua, edifici e altre caratteristiche del terreno. Ciò è fondamentale per comprendere ed agire.

"Le caratteristiche topografiche, osservate sul terreno, sono diverse da come si vedono guardando le linee di contorno su una mappa che le ritrae", afferma Jeffrey Popp, maresciallo in pensione del Centro di Ingegneria Topografica dell'EDRC. "Un modello 3D consente di visualizzare il terreno senza trovarsi realmente lì".

Le stampanti 3D sono in grado di realizzare particolareggiati modelli 3D a colori in sole due ore. Consentono di fabbricare modelli leggeri, facilmente trasportabili e resistenti per l'utilizzo ripetuto in ambienti operativi. Grazie alla loro precisione di dettaglio, i modelli aiutano gli utenti a comprendere meglio le caratteristiche geospaziali e si rivelano particolarmente utili nelle aree sviluppate.

Le stampanti 3D utilizzano una tecnologia a base di polveri e collanti, sviluppata e brevettata dal Massachusetts Institute of Technology, per creare mappe o modelli tridimensionali direttamente a partire da dati digitali. La macchina distribuisce innanzitutto un sottile strato di polvere. Quindi, una testina di stampa a getto di inchiostro spruzza un collante nella sezione trasversale dell'oggetto in corso di creazione. Successivamente, il pistone di costruzione si abbassa e libera spazio per lo strato successivo, quindi il processo si ripete. Una volta terminata, la mappa si presenta cosparsa e circondata da polvere non compattata, che può essere spazzolata via dal prodotto finito.

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