Arriva la stampa 3D 100x più veloce?

E’ stata recentemente ideata e sviluppata un’alternativa alla stampa 3D tradizionale: si tratta di un nuovo progetto che potrebbe rivoluzionare il l’Industria 4.0 e la stampa 3D.

Di cosa si tratta?

La stampa 3D non è niente altro che una stampa 2D iterata più volte, usando le tecnologie di quest’ultima. Ora invece si tratta di  creare un grande oggetto 3D che “emerge” da terra, essenzialmente in tempo reale e senza sprechi, un po’ nello stile delle stampanti a resina. L’idea di fondo è quella di affrontare ed eliminare i tre ostacoli che impediscono alla stampa 3D di essere un processo produttivo maturo.

Il primo grande ostacolo è rappresentato dalla lunghezza delle tempistiche di fase stampa 3D, mentre il secondo si basa sul fatto che spesso la stampa 3D tradizionale porta a difetti delle proprietà meccaniche che con le nuove tecniche possono essere eliminati. Infine non bisogna trascurare il terzo ostacolo, rappresentato dai materiali utilizzati per creare oggetti 3D. L’obiettivo è quello di individuare e usufruire di materiali che si auto-consolidano, ottenendo proprietà incredibili.


Superando questi ostacoli si potrebbe finalmente sviluppare la cosiddetta manifattura 3D di massa.

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Il progetto di stampa 3d veloce Continuo Liquid Interface Production

L’approccio utilizzato consiste nell’utilizzare conoscenze standard della chimica dei polimeri e sfruttare luce e ossigeno per costruire componenti e/o oggetti 3D finali senza sosta.

Potenzialità e benefici di luce e ossigeno

La luce, è in grado di trasformare un liquido in un solido, mentre l’ossigeno inibisce questo processo: in altri termini, da un punto di vista prettamente chimico, luce e ossigeno sono l’uno l’antidoto dell’altro. Quindi, combinando questi due elementi è possibile riuscire a controllarli e, di conseguenza, gestire l’intero processo.


Processo C.L.I.P (Continuous Liquid Interface Production)

Questo processo si basa principalmente su tre componenti funzionali: un serbatoio che contiene il liquido, una piattaforma che si immerge nel liquido, estraendo l’oggetto 3D, e un sistema digitale di proiezione di luce ultravioletta. Accanto a questi componenti principali, è stata ideata una finestra speciale, di un materiale composito, trasparente alla luce ma impermeabile all’ossigeno (caratteristiche simili a quelle delle lenti a contatto).

Come funziona il processo?

Il processo parte dal momento in cui la piattaforma si immerge. Utilizzando una finestra impermeabile all’ossigeno, è possibile creare uno schema a due dimensioni che si incolla alla finestra (tradizionale). Quindi, per sviluppare il nuovo layer, si deve prima staccare l’oggetto dalla finestra, inserire la resina, riposizionare l’oggetto 3D e ripetere il processo.

stampante veloce 3D 3Di fondamentale importanza è la finestra speciale che permette di inserire l’ossigeno dal basso. Quando la luce viene a contatto con l’ossigeno, esso inibisce la reazione, creando una zona “morta”. Questa zona “morta” ha uno spessore dell’ordine di decine di micron (come un diametro di due/tre globuli rossi) che si forma sull’interfaccia della finestra dove è presente il liquido residuo. Infine, viene tirato fuori l’oggetto 3D; cambiando la quantità di ossigeno, cambia anche lo spessore della zona morta.

Variabili da tenere in considerazione

Ovviamente è importante controllare e gestire le molte variabili quali ossigeno, la luce, l’intensità della luce, la dosa necessaria per indurire, la viscosità, la geometria; tutto questo attraverso software molto sofisticati.

Risultato

Il risultato di questo processo è sbalorditivo in quanto, questo nuovo metodo di stampa 3D è da 25 a 100 volte più veloce delle stampanti 3D tradizionali. Inoltre, avendo la possibilità di inviare liquido all’interfaccia, è possibile lavorare anche 1000 volte più veloci. Ovviamente, il C.L.I.P genera molto calore che può essere eliminato utilizzare stampanti 3D raffreddate ad acqua. Un altro punto a favore di questo processo è rappresentato dall’eliminazione totale di solchi e difetti dei differenti layers che compongono l’oggetto 3D; quest’ultimi saranno assolutamente monolitici, senza mostrare la struttura della superficie e lisci dal punto di vista molecolare. Insomma, utilizzando una stampante 3D di questo genere, è possibile realizzare oggetti 3D senza i tipici difetti derivanti dalla direzione di stampa (difetti ben visibili utilizzando stampanti 3D tradizionali).

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Gli oggetti 3D sviluppati, possono avere proprietà meccaniche incredibili come alta elasticità, forza e resistenza in rapporto al peso.

Per ulteriori informazioni e dettagli guarda la presentazione originale di Joseph DeSimone:

 

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