Per secoli, l'avorio veniva spesso utilizzato per realizzare oggetti d'arte. Ma per proteggere le popolazioni di elefanti, il commercio dell'avorio è stato bandito a livello internazionale nel 1989. Per restaurare parti in avorio di oggetti d'arte antichi, bisogna quindi ricorrere a materiali sostitutivi, come ossa, conchiglie o plastica. Però, finora non c'è stata una soluzione davvero soddisfacente.

TU Wien (Vienna) e la società di stampa 3D Cubicure GmbH, nata come spin-off di TU Wien, hanno ora sviluppato un sostituto ad alta tecnologia in collaborazione con il Dipartimento per la cura dell'arte e dei monumenti e il restauro di Addison dell'Arcidiocesi di Vienna:il nuovo materiale "Digory" è costituito da resina sintetica e particelle di fosfato di calcio. Viene lavorato a caldo, stato liquido e indurito nella stampante 3D con raggi UV, esattamente nella forma desiderata. Può quindi essere lucidato e abbinato al colore per creare un sostituto dell'avorio dall'aspetto ingannevolmente autentico.

Bello e meccanicamente stabile

"Il progetto di ricerca è iniziato con un prezioso scrigno di stato del XVII secolo nella chiesa parrocchiale di Mauerbach, " afferma il prof. Jürgen Stampfl dell'Istituto di scienza e tecnologia dei materiali di TU Wien. "È decorato con piccoli ornamenti in avorio, alcuni dei quali sono andati perduti nel tempo. La domanda era se potevano essere sostituiti con la tecnologia di stampa 3D".

Il team aveva già esperienza con materiali simili:il gruppo di ricerca lavora anche con materiali ceramici per l'odontotecnica, Per esempio. Tuttavia, è stato un compito impegnativo sviluppare un sostituto adatto all'avorio:"Dovevamo soddisfare tutta una serie di requisiti allo stesso tempo, "dice Thaddäa Rath, che ha lavorato al progetto come parte della sua tesi. "Il materiale non dovrebbe solo sembrare avorio, anche la forza e la rigidità devono essere giuste, e il materiale dovrebbe essere lavorabile."

Stereolitografia nella stampante 3D

Attraverso numerosi esperimenti, Thaddäa Rath e altri membri del team di TU Wien e Cubicure sono riusciti a trovare la giusta miscela:minuscole particelle di fosfato di calcio con un diametro medio di circa 7 µm sono state incorporate in una resina speciale, insieme a polvere di ossido di silicio estremamente fine. La miscela viene quindi elaborata ad alta temperatura nelle stampanti 3D di Cubicure utilizzando il processo di litografia a caldo:strato per strato, il materiale viene polimerizzato con un laser UV fino al completamento dell'oggetto completo.

"Devi anche tenere a mente che l'avorio è traslucido, " spiega Thaddäa Rath. "Solo se si utilizza la giusta quantità di fosfato di calcio il materiale avrà le stesse proprietà traslucide dell'avorio". il colore dell'oggetto può essere ritoccato:il team ha ottenuto buoni risultati con il tè nero. Le caratteristiche linee scure che normalmente percorrono l'avorio possono essere applicate anche successivamente con elevata precisione.

Niente più zanne!

Nel campo del restauro, questo è un grande passo avanti:con il nuovo materiale "Digory, "non solo è migliore, più bello e più facile da lavorare con il sostituto dell'avorio disponibile rispetto a prima, la tecnologia 3D consente inoltre di riprodurre automaticamente i minimi dettagli. Invece di scolpirli faticosamente in materiale sostitutivo d'avorio, gli oggetti possono ora essere stampati in poche ore.

"Con i nostri sistemi di stampa 3D appositamente sviluppati, elaboriamo diverse formulazioni di materiali per campi di applicazione completamente diversi, ma questo progetto era anche qualcosa di nuovo per noi, ", afferma Konstanze Seidler di Cubicure. "In ogni caso, è un'ulteriore prova di quanto siano diverse le possibili applicazioni della stereolitografia".

Il team spera che il nuovo materiale "Digory" venga generalmente accettato in futuro, come sostituto dell'avorio di alta qualità esteticamente e meccanicamente, per cui nessun elefante deve perdere una zanna.