Per espellere goccioline come queste, la stampa acustoforetica utilizza gli ultrasuoni trasportati dall'aria, che sono praticamente indipendenti dal materiale. Anche il metallo liquido può essere facilmente stampato. Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Università di Harvard

L'Università di Harvard ha annunciato che i suoi ricercatori hanno sviluppato un modo per stampare oggetti usando il suono. Chiamata "stampa acustoforetica, " il metodo "potrebbe consentire la produzione di molti nuovi biofarmaci, cosmetici, e cibo, ed espandere le possibilità dei materiali ottici e conduttivi, " secondo il comunicato stampa del 31 agosto, 2018.

Stampa con liquido, come inchiostro, è diventato uno stile di vita, grazie al processo di stampa a getto d'inchiostro. E se volessi stampare cellule viventi o altri materiali biologici? E se volessi stampare metallo liquido? Con getti d'inchiostro, la capacità di una stampante di estrarre una sostanza da un ugello si arresta quando la sostanza diventa più densa. Ma ora, sebbene sia ancora molto presto nella fase sperimentale del processo, il team di scienziati di Harvard ha annunciato progressi significativi nella creazione di campi sonori in grado di estrarre sostanze viscose, come il metallo liquido, miele e persino cellule viventi, dall'ugello di una stampante.

Inizia con la gravità. La semplice gravità è ciò che fa gocciolare il liquido. La velocità o la frequenza con cui gocciola dipende dalla sua viscosità, dal suo spessore e dalla resistenza alle sollecitazioni di taglio e trazione. Acqua, Per esempio, è molto meno viscoso dello sciroppo di mais. Lo sciroppo di mais è molto meno viscoso del miele. Più un fluido è viscoso, più tempo impiega la gravità a produrre una goccia. Sistemi di stampa, come la stampa a getto d'inchiostro, tipicamente usano un metodo a goccioline per trasferire un materiale liquido su un mezzo, come la carta. Più un materiale è viscoso, però, più difficile è manipolare per la stampa.

"Il nostro obiettivo era eliminare la viscosità dall'immagine sviluppando un sistema di stampa indipendente dalle proprietà del materiale del fluido, " ha detto Daniele Foresti, un ricercatore associato in scienza dei materiali e ingegneria meccanica ad Harvard.

È qui che entra in gioco il suono.

Foresti e i suoi colleghi hanno iniziato a sperimentare le pressioni delle onde sonore sui liquidi per dare una spinta alla gravità. Hanno costruito un "risuonatore acustico a lunghezza d'onda inferiore" progettato per produrre campi acustici strettamente controllati che aumentano efficacemente la gravità relativa all'ugello di stampa. Secondo il comunicato, i ricercatori sono stati in grado di generare forze di trazione "100 volte le normali forze di gravitazione (1G) dell'ugello della stampante, " più di quattro volte la gravità del sole. La dimensione della goccia è semplicemente determinata dall'ampiezza dell'onda sonora - maggiore è l'ampiezza, più piccola è la goccia. Ecco un video esplicativo del team di ricerca di Harvard:

"L'idea è quella di generare un campo acustico che stacchi letteralmente minuscole goccioline dall'ugello, proprio come raccogliere mele da un albero, " disse Foresti.

Una vasta gamma di materiali è stata utilizzata per testare questo nuovo metodo di stampa, compreso il miele, inchiostri di cellule staminali, biopolimeri, resine ottiche e metalli liquidi. Perché le onde sonore non passano attraverso i materiali, l'uso del suono per creare goccioline non danneggerà il materiale stesso, che è importante per la stampa con cellule viventi.

Dott.ssa Jennifer Lewis, professore di ingegneria biologicamente ispirata ad Harvard, ha dichiarato, "La nostra tecnologia dovrebbe avere un impatto immediato sull'industria farmaceutica. Tuttavia, crediamo che questa diventerà una piattaforma importante per più settori".

Le goccioline stampate acusticamente possono essere depositate con cura e modellate ovunque controllando la posizione del bersaglio. Alcuni metalli liquidi formano un guscio solido a contatto con l'atmosfera, e questa particolare proprietà rende anche facile impilare le gocce una sopra l'altra.