Il nuovo inchiostro intelligente stampabile 3D di Dartmouth crea oggetti in grado dicambiare forma e colore
I ricercatori del Dartmouth College hanno compiuto un notevole passo avanti nello sviluppo di un nuovo materiale di stampa 3D. Questo innovativo “inchiostro intelligente” consentirà la stampa 3D di oggetti dinamici che cambiano forma e colore nel tempo. Questo processo offre una versione relativamente semplice ed economica di quella che viene spesso definita stampa 4D, la generazione successiva di produzione additiva, e potrebbe dimostrare di avere tutti i tipi di applicazioni in settori come la biomedicina e l’industria energetica.
“Questa tecnica dà vita a oggetti stampati in 3D”, ha detto Chenfeng Ke, un assistente professore di chimica a Dartmouth. “Mentre molte strutture stampate in 3D sono solo forme che non riflettono le proprietà molecolari del materiale, questi inchiostri portano molecole funzionali nel mondo della stampa 3D, ora possiamo stampare oggetti intelligenti per una varietà di usi”.
Il progetto pionieristico ha cercato di trovare un modo per offrire livelli superiori di controllo sulla struttura molecolare degli oggetti stampati in 3D. I vantaggi di questo sono enormi, con capacità di progettazione in grande espansione.
L’inchiostro è stato creato utilizzando un “veicolo” a base di polimeri, che può integrare sistemi molecolari intelligenti nel gel di stampa. Ciò consente la trasformazione delle loro funzioni dalla nano-scala alla macro-scala. Invece di indurire dopo la stampa 3D, il materiale subisce ulteriori reazioni chimiche che bloccano insieme gli ingredienti molecolari attivi e scatenano le trasformazioni. Con l’integrazione di inseguitori fluorescenti, ad esempio, gli oggetti possono essere fatti per cambiare colore in risposta a uno stimolo esterno come la luce.
Un altro esempio dei tipi di modifiche a cui questi oggetti “4D” stampati in 3D possono essere sottoposti è la ripetuta espansione e contrazione delle dimensioni attraverso l’uso di pilastri supramolecolari. Questa contrazione potrebbe essere utilizzata per ridurre le dimensioni di un oggetto stampato 3D fino a 100 volte, offrendo una risoluzione 10 volte superiore. Ciò significa che l’utilizzo dell’inchiostro del team Dartmouth potrebbe espandere le funzionalità di una stampante normale al livello di una molto più sofisticata, consentendo di stampare con una risoluzione più elevata senza alcuna modifica al suo funzionamento, poiché l’inchiostro pre-programm capacità di trasformazione nell’oggetto.
“Questo processo può utilizzare una stampante da 1.000 dollari per stampare ciò che richiedeva una stampante da 100.000 dollari”, ha affermato Ke. “Questa tecnica è scalabile, ampiamente adattabile e può ridurre drasticamente i costi.”
Mentre i sistemi 3D intelligenti in piena regola che possono adattarsi dinamicamente al loro ambiente e cambiare la loro configurazione sono ancora lontani, lo sviluppo di questo nuovo inchiostro intelligente ha già alcuni potenziali usi. La produzione di filtri di precisione e dispositivi di memorizzazione migliorati è attualmente prevista come qualcosa che trarrebbe vantaggio dalla capacità di controllare la struttura e pianificare con precisione la trasformazione di un oggetto dopo la stampa.
Il team ha riassunto il progetto e il suo potenziale futuro, affermando che “Riteniamo che questo nuovo approccio avvii lo sviluppo di materiali di stampa 3D basati su piccole molecole e acceleri notevolmente lo sviluppo di materiali e dispositivi intelligenti oltre la nostra attuale capacità di fare compiti complessi in risposta a stimoli ambientali. ”
