Una nuova stampante 3D che utilizza modelli di luce visibile e ultravioletta per la stampa 3D con più di un materiale dall’Università del Wisconsin .

Una nuova ricerca utilizza diverse lunghezze d’onda della luce per stampare in 3D con più materiali
Sebbene la stampa 3D sia utilizzata per una varietà di applicazioni nel settore sanitario, nell’ingegneria e nella produzione biomedica, è ancora piuttosto limitata, in parte perché la maggior parte delle tecniche di stampa 3D può produrre solo parti di un materiale alla volta. Ora gli scienziati dell’Università del Wisconsin-Madison hanno sviluppato una nuova stampante 3D che utilizza modelli di luce visibile e ultravioletta per la stampa 3D con più di un materiale.

Attualmente la maggior parte dei metodi di stampa 3D multi materiale utilizzano serbatoi separati di materiali per ottenere materiali diversi nelle giuste posizioni. I ricercatori hanno scoperto che un approccio a vasetto multiplo, che è simile all’approccio one-pot di un farmacista durante la sintesi di molecole sarebbe più pratico rispetto a più serbatoi con materiali diversi.

Questo approccio si basa sulla capacità di diverse lunghezze d’onda della luce di controllare quali materiali di partenza polimerizzano in diverse sezioni del prodotto solido. Questi materiali di partenza iniziano come semplici prodotti chimici, noti come monomeri, che polimerizzano insieme in una serie più lunga di sostanze chimiche, come la plastica. A seconda della luce utilizzata, il prodotto finale avrà proprietà diverse, come la rigidità.

I ricercatori dirigono simultaneamente la luce da due proiettori verso una vasca di materiali di partenza liquidi, dove gli strati sono costruiti uno ad uno su una piattaforma. Dopo aver creato un livello, la piattaforma di costruzione si sposta verso l’alto e la luce aiuta a creare il livello successivo.

Il principale ostacolo dei ricercatori è stato quello di ottimizzare la chimica dei materiali di partenza. Per prima cosa hanno considerato come i due monomeri si sarebbero comportati insieme in una vasca. Dovevano anche assicurarsi che i monomeri avessero tempi di polimerizzazione simili in modo che i materiali duri e morbidi all’interno di ogni strato finissero di essiccarsi all’incirca nello stesso tempo.

Con la giusta chimica in atto, i ricercatori potevano ora dettare esattamente dove ogni monomero si è curato all’interno dell’oggetto stampato usando la luce ultravioletta o visibile.

“In questa fase, che abbiamo realizzato solo mettendo materiali duri accanto materiali morbidi in un unico passaggio”, spiega UW-Madison professore di Chimica AJ Boydston, che ha guidato il lavoro di recente con il suo studente laureato Johanna Schwartz. “Ci sono molte imperfezioni, ma queste sono eccitanti nuove sfide”.

Ora, Boydston vuole affrontare queste imperfezioni e rispondere a domande aperte, come ad esempio quali altre combinazioni di monomeri possono essere utilizzate e se è possibile utilizzare diverse lunghezze d’onda della luce per curare questi nuovi materiali. Boydston spera anche di riunire un team interdisciplinare in grado di aumentare l’impatto della stampa 3D multimateriale a lunghezza d’onda controllata.

L’utilizzo di metodi chimici per eliminare un collo di bottiglia ingegneristico è esattamente ciò di cui ha bisogno il settore della stampa 3D per andare avanti, afferma Schwartz.

“È questa interfaccia di chimica e ingegneria che spingerà il campo verso nuove vette”, afferma Schwartz.

Il lavoro è stato pubblicato il 15 febbraio sulla rivista Nature Communications .

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