Forme fantastiche possono essere realizzate utilizzando la stampa 3D, ma per molte applicazioni il materiale utilizzato deve essere molto più resistente di quello attualmente disponibile. Questo è qualcosa su cui stanno lavorando i chimici di Eindhoven:"Il materiale utilizzato dall'attuale generazione di stampanti 3D è simile agli spaghetti. Stiamo facendo spaghetti che si attaccano insieme come il velcro".

"La ricerca che stiamo facendo è in qualche modo generica, mentre a Maastricht è più basato sull'applicazione. Ciò è evidente dalle loro presentazioni, che presentano immagini di animali che sono stati tagliati aperti, " dice Hans Heuts. La sua voce tradisce un lieve senso di orrore, facendo ridere a crepapelle il suo collega Rint Sijbesma. Non una sola goccia di sangue fuoriesce dalle loro stesse ricerche presso la facoltà di chimica dell'Università di Tecnologia di Eindhoven, anche se alla fine viene applicato nella stampa 3D di protesi e impianti. C'è un'area in cui loro e i loro colleghi di Maastricht hanno qualcosa in comune, però:i gruppi di ricercatori stanno entrambi sviluppando nuove plastiche e gel basati su legami chimici dinamici. Questi sono composti chimici in una sostanza che si separano facilmente e tuttavia si riannodano facilmente.

I legami dinamici assicurano che le proprietà della sostanza siano in grado di cambiare durante o dopo la loro produzione. "Stiamo lavorando su materiali più resistenti per la stampa 3D, " spiega Sijbesma. "I gel prodotti a Maastricht sono destinati all'uso sull'uomo, per l'introduzione di cellule staminali nel corpo, per esempio." Un terzo progetto di ricerca è in corso anche a Eindhoven nell'ambito del programma di ricerca congiunto DYNAM. Il chimico Albert Schenning sta lavorando alla stampa 4-D. Sta sviluppando materiali che reagiscono ai segnali esterni, come la luce. "Si possono realizzare forme molto precise esponendo il materiale alla luce, " dice Sijbesma. DYNAM è un programma di ricerca in cui le due università stanno lavorando in partnership con DSM, Centro materiali Brightlands, l'Organizzazione olandese per la ricerca scientifica applicata, e Xilloc, una giovane azienda di impianti medici su misura. Il sito web di Xilloc ha immagini accattivanti di parti di teschi stampate in 3D, una delle applicazioni che vengono in mente con la stampa 3D medica.

Nuovi materiali di stampa

È possibile creare forme utilizzando la stampa 3D che non possono essere facilmente realizzate con i metodi tradizionali:un esempio è quello di due ganci perfettamente interconnessi. Non sono necessari neanche gli stampi, utile per oggetti che sono impianti o protesi unici o su misura. I chimici Sijbesma e Heuts stanno sviluppando nuovi materiali per la sinterizzazione laser, una tecnica di stampa in cui strati di polvere vengono fusi insieme in un oggetto con l'aiuto del laser. "L'alto livello di precisione è fantastico, e non hai bisogno di una superficie di appoggio come con altri metodi di stampa 3D, "dice Heuts, "ma il risultato non è neanche lontanamente così forte come con lo stampaggio a iniezione, Per esempio."

Sijbesma e lui stanno quindi lavorando su nuove plastiche che consentiranno alla polvere fusa di attaccarsi in modo più efficace. "I polimeri normali sono un po' come i fili di spaghetti, che si attaccano perché si impigliano tra loro. Stiamo migliorando la loro forza adesiva aggiungendo legami dinamici. È allora che ottieni quelli che chiamiamo spaghetti al velcro, " spiega Heuts. Ad alte temperature, i legami di velcro si separano e la plastica si liquefa. Sijbesma:"Di conseguenza, è facile da lavorare ad alte temperature." Una volta raffreddato, il materiale è solido come una roccia.

La ricerca sta andando bene. Diversi nuovi materiali vengono creati in laboratorio. "Provi tutti i tipi di cose che pensi possano funzionare, " dice Sijbesma. A volte le cose funzionano bene, altre volte meno. "Uno dei materiali che abbiamo realizzato si è rivelato estremamente fragile". I colleghi del Dipartimento di Ingegneria Meccanica stanno attualmente testando i migliori materiali. Heuts continua:"Stanno esaminando se le polveri scorrono 'ordinatamente' l'una nell'altra quando vengono riscaldate". Questo non significa che il lavoro di Sijbesma e Heuts sia finito. "Se, Per esempio, un materiale altrimenti molto promettente non fonde alla giusta temperatura, poi dobbiamo ricominciare a lavorare da dove ci siamo fermati".

Estrusore

Bisogna anche considerare il giusto metodo di produzione. A breve arriverà un estrusore, un'attrezzatura ampiamente utilizzata nel settore della chimica delle materie plastiche. Questo è un tipo di siringa in cui i grani di plastica entrano da un lato, e da cui fuoriesce plastica fusa dall'altra. "Il punto di partenza per la nostra ricerca è che utilizziamo una chimica semplice e materiali di partenza ampiamente utilizzati, " Heuts sottolinea. "La base che utilizziamo è un poliestere commerciale DSM. Aggiungiamo un'altra sostanza a quella per creare i legami dinamici." Usando l'estrusore, vorrebbe vedere se questo mix funziona su una scala più ampia. "Con un po' di fortuna, metteremo i nostri materiali di partenza nell'estrusore e la nostra nuova plastica uscirà come un liquido, " dice. Se ciò accade davvero, il passo verso l'uso commerciale sarebbe notevolmente semplificato. Sijbesma:"Attualmente, usiamo solo piccole quantità di polvere, qualche grammo, ma non credo che l'upscaling dovrebbe essere un problema."

I materiali resistenti sono stati appositamente progettati per la stampa 3D, ma potrebbe essere utilizzato anche in altre aree. plastica riparabile, Per esempio. "Scorre quando lo riscaldi, ed è forte quando si raffredda. Potresti quindi riparare una rottura riscaldando la plastica, " spiega Heuts. "Si tratta ancora di speculazioni, ma potrebbe essere usato per riparare le turbine eoliche".

"O giocattoli di plastica per bambini, "aggiunge Sijbesma, "così non dovresti buttarli via ogni volta che un pezzo si rompe." Per adesso, tutto questo è solo speculazione, Certo, e Sijbesma e Heuts hanno in mente questioni più urgenti. Primo, vogliono ottenere ciò che hanno promesso nella loro proposta di ricerca:sviluppare un materiale resistente per la stampa 3D. "Fino a quando non lo avremo fatto, tutto il resto è solo rumore."