La velocità della luce è arrivata alla stampa 3D. Gli ingegneri della Northwestern University hanno sviluppato un nuovo metodo che utilizza la luce per migliorare la velocità e la precisione di stampa 3D e, allo stesso tempo, in combinazione con un braccio robotico ad alta precisione, offrendo la libertà di movimento, ruotare o dilatare ogni strato durante la costruzione della struttura.

La maggior parte dei processi di stampa 3D convenzionali si basano sulla replica di un modello di progettazione digitale che viene suddiviso in strati con gli strati stampati e assemblati verso l'alto come una torta. Il metodo Northwestern introduce la capacità di manipolare il disegno originale strato per strato e ruotare la direzione di stampa senza ricreare il modello. Questa funzione "al volo" consente la stampa di strutture più complicate e migliora significativamente la flessibilità di produzione.

"Il processo di stampa 3D non è più un modo per fare semplicemente una replica del modello progettato, " disse Cheng Sun, professore associato di ingegneria meccanica presso la McCormick School of Engineering della Northwestern. "Ora abbiamo un processo dinamico che utilizza la luce per assemblare tutti gli strati, ma con un alto grado di libertà per spostare ogni strato lungo il percorso".

Sun ha guidato la ricerca, che si trova all'intersezione di due delle sue principali aree di interesse:nanofabbricazione e ottica. Lo studio è stato pubblicato oggi (3 febbraio) dalla rivista Materiale avanzato .

Nella carta, i ricercatori dimostrano diverse applicazioni, compresa la stampa 3D di uno stent vascolare personalizzato e la stampa di una pinza pneumatica morbida realizzata con due materiali diversi, uno duro e uno morbido. Una doppia elica e una minuscola Torre Eiffel sono altri due esempi stampati nello studio.

Il processo Northwestern utilizza un braccio robotico e un fotopolimero liquido che viene attivato dalla luce. Strutture 3D sofisticate vengono estratte da un bagno di resina liquida da un robot ad alta precisione con una maggiore complessità geometrica, efficienza e qualità rispetto al processo di stampa tradizionale. Il braccio viene utilizzato per cambiare dinamicamente la direzione di stampa.

"Stiamo usando la luce per fare la produzione, " disse Sun. "La luce brillante sul polimero liquido lo fa reticolare, o polimerizzare, trasformare il liquido in solido. Ciò contribuisce alla velocità e alla precisione del nostro processo di stampa 3D, due delle principali sfide che la stampa 3D convenzionale deve affrontare".

Il processo di stampa continua può stampare 4, 000 strati in circa due minuti.

"Questo è un processo molto veloce, e non c'è interruzione tra gli strati, " ha detto Sun. "Speriamo che l'industria manifatturiera ne tragga beneficio. Il metodo di stampa generale è compatibile con un'ampia gamma di materiali."

Guardando al futuro, Sun ha affermato che questo processo di stampa potrebbe essere applicato ad altri processi di produzione additiva e sottrattiva tradizionali, fornendo un ponte verso un processo veramente ibrido.

Il titolo dell'articolo è "Geometria conforme e produzione additiva multimateriale attraverso la trasformazione a forma libera degli strati dell'edificio".