Le stampanti 3D che lavorano nella gamma millimetrica e più grandi sono sempre più utilizzate nei processi di produzione industriale. Molte applicazioni, però, richiedono una stampa precisa sulla scala micrometrica a una velocità molto più elevata. I ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hanno ora sviluppato un sistema per stampare ad alta precisione, oggetti di dimensioni centimetriche con dettagli submicrometrici a una velocità finora ineguagliata. Questo sistema è presentato in un numero speciale di Materiali funzionali avanzati .

Per dimostrare non solo la velocità, ma anche l'affidabilità della loro configurazione, i ricercatori hanno stampato una struttura reticolare di 60 millimetri cubi con dettagli fino alla scala micrometrica. Contiene più di 300 miliardi di voxel (un voxel è la controparte 3D di un pixel o elemento di immagine 2D). "Abbiamo di gran lunga superato il record raggiunto dalle ali degli aerei stampate in 3D. Questo è un nuovo record mondiale, "dice il professor Martin Wegener, Portavoce del Cluster di Eccellenza "3D Matter Made to Order" (3DMM2O), all'interno del quale il sistema è stato sviluppato.

Per questo tipo di stampa 3D, il raggio di un laser passa un fotoresist liquido in modo controllato da un computer. Il materiale che si trova solo nel fuoco del laser è esposto e indurito. "I punti focali corrispondono agli ugelli di una stampante a getto d'inchiostro, l'unica differenza è che funzionano tridimensionalmente, "Vincent Hahn, primo autore della pubblicazione, dice. In questo modo, strutture in filigrana altamente precise possono essere prodotte per varie applicazioni, come l'ottica e la fotonica, scienze dei materiali, bioingegneria, o ingegneria della sicurezza.

Tipicamente, Finora sono state prodotte diverse centinaia di migliaia di voxel al secondo con un singolo punto luminoso laser. Ciò significa che era quasi cento volte più lento delle stampanti grafiche a getto d'inchiostro, che finora ha impedito molte applicazioni. Gli scienziati del KIT e della Queensland University of Technology (QUT) di Brisbane/Australia hanno ora sviluppato un nuovo sistema all'interno del Cluster of Excellence 3DMM2O. Utilizzando ottiche speciali, il raggio laser è suddiviso in nove fasci parziali che si concentrano su un punto focale ciascuno. Tutti e nove i fasci parziali possono essere utilizzati in parallelo e, grazie a un migliore controllo elettronico, possono essere spostati con precisione molto più rapidamente che mai.

Questo e altri miglioramenti tecnici hanno permesso ai ricercatori di raggiungere velocità di stampa 3D di circa 10 milioni di voxel al secondo, che corrisponde alla velocità raggiunta dalle stampanti inkjet 2D grafiche. KIT continuerà il lavoro di ricerca e sviluppo in questo settore. "Dopotutto, Le stampanti 3D verranno utilizzate per stampare non solo una pagina, ma volumi densi, " Dice Hahn. Ciò richiederà anche progressi in chimica. Ad esempio, sono necessari fotoresist più sensibili per generare più punti focali con la stessa uscita laser.