Restringimento uniforme di materiali stampati in 3D

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Un gruppo di ricercatori dell’UniversitĂ  di Tecnologia e Design di Singapore, in collaborazione con il Centro di tecnologia industriale di Wakayama in Giappone, ha introdotto un nuovo metodo che garantisce un restringimento uniforme delle strutture stampate in 3D quando vengono trattate termicamente. 

La stampa 3D sta rivoluzionando la produzione su larga scala. Ai livelli micro e nano, la litografia di polimerizzazione a due fotoni (TPL) permette di costruire oggetti con precisione microscopica ma, per sfruttare appieno il suo potenziale, deve affrontare una sfida: ottenere un restringimento uniforme e dimensioni delle caratteristiche inferiori alla lunghezza d’onda della luce visibile, un aspetto essenziale quando si tratta di manipolazione avanzata della luce.

Un team di ricercatori dell’UniversitĂ  di Tecnologia e Design di Singapore (SUTD), in collaborazione con il Centro di tecnologia industriale della prefettura di Wakayama, in Giappone, ha introdotto un nuovo metodo che garantisce un restringimento uniforme delle strutture stampate in 3D trattate termicamente, perfezionando ulteriormente l’uso di TPL nella produzione di funzionalitĂ  su scala nanometrica ad alta precisione.

Nel loro studio, i ricercatori hanno utilizzato uno strato di alcol polivinilico, o PVA, sul substrato di stampa per facilitare il lavaggio delle parti stampate in 3D e il loro trasferimento su un substrato separato, ottenendo così una riduzione controllata e uniforme delle parti stampate in 3D. 

L’attacco allentato sul nuovo substrato consente alla base delle strutture di scivolare mentre la stampa 3D complessiva si restringe uniformemente durante il riscaldamento.

Questo approccio aggira il problema del restringimento non uniforme causato dall’attaccamento della struttura alla superficie su cui sia stata stampata e offre la possibilitĂ  di trasferire parti microscopiche stampate in 3D per l’integrazione con altri dispositivi o su substrati non adatti al TPL.

L’approccio del team permette di costruire strutture finemente dettagliate che superano ciò che le loro apparecchiature di stampa possono originariamente produrre, oltrepassando le precedenti barriere di risoluzione e rigidità dei materiali degli oggetti stampati in 3D.

Il restringimento costante dei componenti stampati comporta anche applicazioni in campi che richiedono un’elevata fedeltà nella strutturazione dei materiali, come parti meccaniche con geometrie complesse, elementi ottici con precise capacità di manipolazione della luce e dispositivi acustici in grado di controllare il suono con maggiore precisione.

In futuro, i ricercatori intendono espandere le applicazioni della tecnica oltre l’attuale materiale in resina polimerica utilizzato nello studio. 

Applicando il metodo a materiali con indici di rifrazione piĂą elevati, mirano a creare cristalli fotonici piĂą efficaci, che potrebbero migliorare le tecnologie dei laser, dei sistemi di imaging e dei sensori ottici.

Foto cortesia: SUTD, from Nature Communications (2023) DOI: 10.1038/s41467-023-41535-9

Fonte: Phys.org

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