Microstampa 3D a foglio leggero

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Un gruppo di ricercatori ha sviluppato un processo di microstampa 3D di parti di dimensioni micrometriche in tempi rapidissimi, incrociando raggi laser rossi e blu.

Stampare oggetti in plastica in modo preciso, rapido ed economico è l’obiettivo di molti processi di stampa 3D, ma la velocità e l’alta risoluzione rimangono una sfida tecnologica.

Un gruppo di ricerca del Karlsruhe Institute of Technology (KIT), dell’Università di Heidelberg e della Queensland University of Technology (QUT) di Brisbane (Australia) ha sviluppato un processo di stampa laser in grado di stampare parti di dimensioni micrometriche a grande velocità.

La tecnica, denominata stampa 3D a foglio leggero, è un’alternativa veloce e ad alta risoluzione alla stampa 3D stereolitografica, che attualmente rappresenta uno dei processi di produzione additiva più popolari per le materie plastiche per applicazioni private e industriali.

Nella stampa 3D a foglio leggero, la luce blu viene proiettata in un contenitore riempito con una resina liquida. La luce blu preattiva la resina.

In una seconda fase, un raggio laser rosso fornisce l’energia aggiuntiva necessaria per indurire la resina.

La stampa 3D però può stampare rapidamente solo resine che ritornano subito al loro stato originale, perché solo allora è possibile stampare il livello successivo.

Di conseguenza, il tempo di ritorno determina il tempo di attesa tra due strati successivi e quindi la velocità di stampa.

«Per la resina che abbiamo utilizzato, il tempo di ritorno è stato inferiore a 100 microsecondi. Fatto che consente velocità di stampa elevate» afferma Vincent Hahn, ricercatore dell’Institute of Applied Physics (APH) di KIT e primo autore dello studio.

Per sfruttare questa nuova resina, i ricercatori hanno costruito una speciale stampante 3D, in cui i diodi laser blu vengono utilizzati per proiettare le immagini nella resina liquida mediante un display ad alta risoluzione con un frame rate elevato.

Il laser rosso è formato in un sottile raggio di “foglio di luce” e attraversa il raggio blu verticalmente nella resina.

Con questa disposizione, il team è stato in grado di stampare in 3D parti di dimensioni micrometriche in poche centinaia di millisecondi, ovvero in un batter d’occhio.

Ma non è finita qui: «Con resine più sensibili, nella stampate potremmo persino utilizzare i LED al posto dei laser. Vogliamo stampare strutture 3D di dimensioni centimetriche, mantenendo una risoluzione micrometrica e velocità di stampa elevate» conclude il professor Martin Wegener dell’APH. 

La pubblicazione è stata prodotta nell’ambito del cluster di eccellenza congiunto “3D Matter Made to Order” del KIT e dell’Università di Heidelberg

 

 

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