I ricercatori di Zurigo hanno riprodotto il David di Michelangelo come una miniatura in metallo. Il loro risultato mette in evidenza il potenziale di uno speciale metodo di stampa 3D sviluppato presso l'ETH.

Eccolo, in piedi sul suo piedistallo:David di Michelangelo. Una statua famosa in tutto il mondo che quasi tutti i bambini possono riconoscere. Ma questo David è alto solo 1 millimetro, piedistallo incluso, ed è fatto non di marmo come l'originale di 5,17 metri, ma di puro rame.

È stato creato utilizzando la stampa 3D da Giorgio Ercolano di Exaddon, una propaggine dello spin-off di ETH Cytosurge, insieme al team guidato dal professor Tomaso Zambelli dell'ETH del Laboratorio di Biosensori e Bioelettronica. Zambelli e il suo team hanno sviluppato la tecnica 3D alcuni anni fa. Gli scienziati possono usarlo per creare strutture metalliche su scala nanometrica e micrometrica.

Il componente centrale del processo è una micropipetta accoppiata a un cantilever; questo permette di monitorare la forza con cui la punta della pipetta tocca il substrato. Con questa assemblea, i ricercatori possono depositare elettrochimicamente metalli disciolti su un substrato elettricamente conduttivo con un alto grado di precisione. Grazie alla misurazione ottica della forza che automatizza il processo, possono costruire minuscole strutture metalliche strato per strato. Exaddon ha adottato questo metodo di stampa a micrometallo e lo ha migliorato, soprattutto per quanto riguarda la sua velocità.

Rendere stampabili geometrie complicate

Ercolano ha ora stampato questo micro-David per evidenziare il potenziale della tecnologia. Prima di ciò, i ricercatori avevano per lo più creato minuscole colonne o bobine. "Però, il processo ci permette di stampare strutture o geometrie di tutti i livelli di complessità, " dice Ercolano. La scultura è stata stampata in un colpo solo, senza supporti o dime, e non ha richiesto alcuna cottura o tempera. Ercolano e i suoi colleghi hanno appena pubblicato i loro risultati sulla rivista Micromachines.

I dati per la scultura del David sono disponibili gratuitamente su Internet. "Avrei potuto anche stampare la stanza in cui si trova la statua:i dati includono anche quello!" dice Ercolano ridendo. Ma ha scelto di modificare il set di dati in modo da poter riprodurre David senza la sala espositiva.

Limite di dimensione inferiore impostato dalla risoluzione

Ercolano ha stampato il David in due misure:prima come scultura alta appena 1 millimetro, e poi uno dieci volte più piccolo. "La figura più piccola è alta solo quanto il piedistallo di quella più grande, " dice. Ma con strutture così piccole, raggiungere la risoluzione richiesta diventa problematico. I microoggetti metallici stampati iniziano in genere a 1 micrometro (µm), e per oggetti più complessi e dettagliati, le dimensioni vanno da 100 µm a 1 mm. In termini di tempo, pure, il modello da 1 mm è un mondo lontano da quello dieci volte più piccolo:il dispositivo ha impiegato 30 ore per creare il "grande" David ma solo 20 minuti per la versione più piccola.

Teoricamente, il sistema può stampare oggetti fino a 5 mm di dimensione, ma la cartuccia della stampante contiene solo un microlitro di "inchiostro", appena sufficiente per produrre il David più grande. Ma basta anche "inchiostro" per stampare centinaia o addirittura migliaia di minuscoli oggetti, che rappresenta la vera forza del processo. Il principio funziona

Zambelli è molto soddisfatto del risultato. "Siamo entusiasti che una tecnologia del nostro laboratorio di ricerca si sia fatta strada nell'applicazione pratica, " dice il professore dell'ETH, continuando:"Un gruppo indipendente è stato in grado di adottare la nostra tecnologia di stampa 3D e persino migliorarla, il che dimostra che funziona davvero".

Il processo di stampa interessa innanzitutto l'industria elettronica. Con questo metodo, i produttori potrebbero collegare insieme i chip dei computer o riparare con precisione i sistemi di microelettronica. Sebbene altri metalli possano essere stampati, come il platino, oro, nichel o argento, il rame è molto richiesto. "Nove richieste su dieci riguardano il rame, "dice Ercolano.