Microstrutture di vetro stampate in 3D

I ricercatori della UC Berkeley hanno sviluppato un nuovo modo per stampare microstrutture di vetro in 3D più veloce e capace di produrre oggetti con qualità ottica, flessibilità di progettazione e resistenza superiori.

vetro

Oggetti di vetro microscopico, come componenti ottici e microscopi, più efficienti in termini di geometria, dimensioni e proprietà ottiche e meccaniche. Questo promette il nuovo metodo di stampa 3D sviluppato dall’Università di Berkeley, negli Stati Uniti.

“Essere in grado di realizzare questi componenti più velocemente e con maggiore libertà geometrica potrebbe introdurre nuove funzioni del dispositivo o prodotti a basso costo” spiega Hayden Taylor, professore di ingegneria meccanica alla UC Berkeley.

Stampa su vetro con micro-CAL

Lavorando con gli scienziati dell’Università Albert Ludwig di Friburgo, in Germania, il team di Taylor ha ideato micro-CAL, l’evoluzione della litografia assiale computerizzata (CAL), un processo di stampa 3D sviluppato tre anni fa per stampare su vetro con caratteristiche fini.

CAL stampa in 3D l’intero oggetto contemporaneamente. I ricercatori utilizzano un laser per proiettare schemi di luce in un volume rotante di materiale fotosensibile, creando una dose di luce 3D che poi si solidifica nella forma desiderata. La natura senza strati del processo CAL dà luogo a superfici lisce e a geometrie complesse.

Lo studio ha spinto oltre le facoltà di CAL per dimostrare la sua capacità di stampare caratteristiche in microscala nelle strutture di vetro.

“Quando nel 2019 abbiamo pubblicato per la prima volta questo metodo, CAL poteva stampare oggetti in polimeri con caratteristiche di dimensioni fino a circa un terzo di millimetro. Ora, con micro-CAL, possiamo stampare oggetti in polimeri con caratteristiche intorno ai 20 milionesimi di metro, circa un quarto di larghezza di un capello umano. E per la prima volta, abbiamo mostrato come questo metodo può stampare non solo nei polimeri ma anche nel vetro, con caratteristiche fino a circa 50 milionesimi di metro” spiega il ricercatore Taylor.

Attraverso i test, il team ha scoperto che gli oggetti di vetro stampati con CAL avevano una resistenza più costante di quelli realizzati con un processo di stampa convenzionale basato su livelli.

“Gli oggetti di vetro tendono a rompersi più facilmente quando contengono più difetti o crepe o hanno una superficie ruvida. La capacità di CAL di realizzare oggetti con superfici più lisce è quindi un grande potenziale vantaggio conclude Taylor.