Quadratic 3D sviluppa una piattaforma volumetrica che stampa nella resina senza costruire layer

Quadratic 3D sta sviluppando negli Stati Uniti una piattaforma di stampa 3D volumetrica pensata per superare uno dei vincoli fondamentali della stereolitografia convenzionale: costruire un oggetto layer dopo layer. La società, fondata nel 2019 nell’area di Boston, descrive il proprio obiettivo come produzione ad altissima velocità e senza supporti per applicazioni industriali e di mass customization. Al momento non esiste però ancora un prodotto commerciale pubblicamente specificato: il sito ufficiale non indica un modello di stampante, un volume di costruzione, una risoluzione, un prezzo o una data di disponibilità. Ciò che permette di comprendere la direzione tecnica è soprattutto la combinazione fra pubblicazioni scientifiche, brevetti e attività di ricerca del team.

Le origini del progetto risalgono al lavoro di Samuel Sanders e Daniel Congreve sulla fotopolimerizzazione volumetrica mediante photon upconversion. In un articolo pubblicato su Nature nel 2022, il gruppo dimostrò nanocapsule capaci di assorbire fotoni a energia relativamente bassa e generare localmente luce a energia maggiore attraverso triplet-fusion upconversion. Il principio consentiva di attivare la fotopolimerizzazione soltanto nelle regioni nelle quali l’intensità luminosa superava una determinata soglia, creando la possibilità di indirizzare volumetricamente una resina senza dover necessariamente solidificare un intero layer. Quella ricerca rappresenta una delle radici scientifiche di Quadratic 3D, ma la proprietà intellettuale sviluppata successivamente mostra che la società sta esplorando anche architetture differenti e più vicine a un sistema di esposizioni luminose intersecanti.

Volumetric printing significa solidificare il materiale all’interno del volume

Nella stereolitografia tradizionale una superficie bidimensionale viene polimerizzata e il processo viene ripetuto lungo Z. Anche DLP e LCD, pur esponendo un intero layer simultaneamente, rimangono tecnologie layer-by-layer. La volumetric additive manufacturing cerca invece di depositare energia direttamente nelle regioni tridimensionali che devono solidificare. Il potenziale vantaggio è enorme: se il processo riesce a indirizzare correttamente l’energia nel volume, il tempo di produzione può scendere da ore a minuti o persino secondi e le superfici non devono necessariamente essere costruite come una successione di gradini.

La VAM comprende però famiglie tecnologiche molto differenti. Nei sistemi tomografici come Computed Axial Lithography, molte immagini calcolate vengono proiettate da angolazioni differenti all’interno di una resina, spesso mentre il contenitore ruota. La dose luminosa si accumula nello spazio e supera la soglia di polimerizzazione soltanto nelle regioni corrispondenti alla geometria desiderata. Altri sistemi, come xolography, utilizzano invece una sottile light sheet e una seconda immagine proiettata ortogonalmente: la solidificazione avviene soltanto dove le due esposizioni interagiscono nella chimica fotosensibile.

Quadratic 3D sembra oggi collocarsi più vicino a questa seconda famiglia, anche se i suoi brevetti descrivono diverse configurazioni e non permettono di identificare un’unica architettura commerciale definitiva.

Il brevetto del 2025 descrive esposizioni multiple e una zona attiva interna alla resina

Il documento WO2025227153A1, pubblicato nell’ottobre 2025 e ancora nello stato di domanda internazionale, descrive metodi nei quali almeno due fasci luminosi si intersecano in una regione selezionata del materiale fotopolimerizzabile e modificano localmente una proprietà della resina. Successivamente una terza esposizione può intervenire sulla stessa regione e portare avanti la trasformazione fino alla solidificazione. In una configurazione descritta dal brevetto, una delle sorgenti produce una light sheet, mentre un’altra proietta un’immagine ottica a una diversa lunghezza d’onda; una successiva light sheet può quindi completare o modificare ulteriormente la reazione.

È importante non trasformare il brevetto nella specifica di una stampante già esistente. Le domande brevettuali normalmente coprono numerose varianti, alcune delle quali potrebbero non essere mai utilizzate in un prodotto commerciale. Il documento dimostra però che Quadratic non sta lavorando semplicemente su un classico sistema tomografico con cilindro rotante, ma su una famiglia di processi nei quali la zona attiva può essere definita attraverso intersezioni luminose e chimiche fotoswitchable.

La resina è parte integrante dell’architettura

Questo è probabilmente il punto più importante. In una normale stereolitografia il fotoiniziatore assorbe una certa lunghezza d’onda e innesca direttamente la polimerizzazione. Nei processi volumetrici più sofisticati bisogna invece evitare che la luce attraversando il materiale solidifichi tutto il percorso. La chimica deve quindi essere progettata per rispondere soltanto quando si verificano precise condizioni di esposizione.

I brevetti Quadratic citano esplicitamente photoswitchable photoinitiators, inclusi composti fotochromici come diarylethene, e configurazioni a doppia o multipla lunghezza d’onda. Una prima esposizione può modificare lo stato chimico di una regione; una seconda può poi attivare la polimerizzazione soltanto dove la prima aveva già preparato il materiale. In questo modo la selettività non deriva esclusivamente dalla focalizzazione ottica, ma dalla combinazione di spazio + lunghezza d’onda + stato chimico.

Questo approccio può ridurre l’esposizione indesiderata nelle regioni attraversate dalla luce, uno dei problemi principali della stampa volumetrica.

La prima ricerca utilizzava invece photon upconversion

Il lavoro scientifico pubblicato nel 2022 utilizzava una strategia differente. Le nanocapsule contenevano molecole capaci di assorbire luce rossa e, attraverso una sequenza di trasferimenti energetici, generare fotoni blu a energia superiore. L’upconversion avveniva efficientemente soltanto quando l’intensità locale raggiungeva una soglia sufficiente. Un fascio rosso poteva quindi attraversare gran parte della resina senza avviare la reazione, mentre nel punto focalizzato veniva prodotta luce blu capace di attivare il fotoiniziatore.

Il vantaggio rispetto alla two-photon polymerization tradizionale era la possibilità di ottenere un comportamento non lineare con potenze ottiche più basse. La TPP utilizza normalmente laser ultraveloci focalizzati in volumi estremamente piccoli ed è eccellente per strutture micro- e nanometriche, ma presenta throughput limitati. L’upconversion cercava invece di sfruttare una chimica più efficiente per aumentare il volume lavorabile.

Questa tecnologia rimane importante per comprendere il background di Quadratic, ma non è corretto affermare che la futura piattaforma commerciale utilizzerà necessariamente proprio quel sistema.

Quadratic sta evidentemente esplorando più di una soluzione volumetrica

La famiglia brevettuale della società è ampia e comprende photohardenable compositions, sistemi a light sheet, processi volumetrici ad alto throughput, controllo dell’esposizione e componenti della macchina. Ciò suggerisce che lo sviluppo non sia stato lineare verso una singola tecnica immutabile, ma abbia attraversato diverse generazioni.

È abbastanza normale per una startup deep-tech. La dimostrazione scientifica iniziale serve a provare un principio; l’industrializzazione richiede poi di trovare l’architettura che offra il miglior compromesso fra velocità, precisione, materiali, costo ottico e ripetibilità.

Il vero prodotto di Quadratic potrebbe quindi combinare elementi provenienti da più brevetti e non corrispondere esattamente a nessuno di essi preso isolatamente.

La somiglianza con xolography è evidente, ma non significa identità

Xolography utilizza una resina con chimica dual-color, una light sheet sottile e un’immagine proiettata ortogonalmente. Il contenitore viene spostato attraverso la light sheet mentre una sequenza sincronizzata di immagini definisce sezioni successive del componente all’interno del volume.

Alcuni brevetti Quadratic descrivono anch’essi una light sheet e una immagine ottica che si intersecano, perciò la somiglianza concettuale è evidente. Tuttavia Quadratic descrive anche metodi nei quali la light sheet può essere generata o spostata elettronicamente attraverso dispositivi come digital micromirror devices, oltre a configurazioni con esposizioni aggiuntive e regioni illuminate solo parzialmente.

L’eventuale vantaggio di una light sheet spostata otticamente invece che meccanicamente sarebbe ridurre masse in movimento e aumentare la velocità di scansione del volume. Ma fino a quando Quadratic non pubblicherà specifiche della macchina reale non è possibile stabilire quale implementazione verrà utilizzata.

Non è nemmeno CAL

La distinzione dalla tomographic volumetric additive manufacturing è altrettanto importante. Nella CAL e nelle tecniche tomografiche correlate la geometria tridimensionale viene trasformata matematicamente in una serie di proiezioni. Queste vengono inviate nel volume da molti angoli e la dose luminosa accumulata produce l’oggetto.

Quadratic sembra utilizzare invece un principio più localizzato: una zona o piano interno viene attivato selettivamente e la geometria viene costruita spostando rapidamente quella zona attraverso il volume. Non è quindi necessariamente “l’intero oggetto simultaneamente” nel senso più stretto.

Questo mostra perché il termine volumetric printing possa essere fuorviante. Non tutte le tecnologie volumetriche solidificano veramente l’intero componente nello stesso istante. Alcune lavorano in piani interni successivi, ma senza depositare materialmente layer o spostare una piattaforma Z come nella stereolitografia.

Layerless non significa necessariamente one-shot

La caratteristica comune è che il componente non viene costruito depositando o polimerizzando una superficie fisica sopra quella precedente. La zona di polimerizzazione può trovarsi direttamente nel volume.

Ma un processo può comunque visitare sequenzialmente molte regioni interne. In questo senso una tecnologia può essere layerless dal punto di vista meccanico senza essere istantanea dal punto di vista temporale.

È quindi preferibile parlare di volumetric, support-free, internal curing piuttosto che semplificare tutto come “stampa dell’intero oggetto in un solo flash”.

L’assenza dei supporti potrebbe cambiare radicalmente il design

La produzione volumetrica avviene all’interno della resina liquida, che sostiene il componente mentre viene formato. Non esiste quindi la stessa necessità di generare strutture di supporto che collegano ogni overhang al piatto.

Questo potrebbe ridurre enormemente sia il materiale sprecato sia il lavoro manuale di post-processing. Geometrie cave, reticoli, canali e strutture interconnesse possono essere particolarmente interessanti.

Ma “support-free” non significa automaticamente “qualsiasi geometria”. Bisogna comunque considerare come estrarre l’oggetto dal volume, drenare la resina da cavità interne e garantire che la luce possa raggiungere correttamente tutte le regioni.

Anche nella VAM esistono quindi vincoli di design, semplicemente diversi da quelli della SLA tradizionale.

La trasparenza ottica del materiale è uno dei limiti fondamentali

Affinché i fasci possano penetrare nel volume, la resina deve essere sufficientemente trasparente alle lunghezze d’onda utilizzate. Pigmenti, filler e particelle possono assorbire o diffondere luce, degradando la precisione.

Questo rende più difficile processare formulazioni fortemente caricate. Il problema è importante perché molte applicazioni industriali richiedono materiali rinforzati, ceramici o altamente pigmentati.

Le piattaforme volumetriche devono quindi trovare un equilibrio fra proprietà finali del materiale e comportamento ottico durante la stampa.

È una delle ragioni per cui la chimica sviluppata specificamente per la macchina diventa strategica.

La dimensione della parte crea un secondo problema ottico

Più grande è il volume, più la luce deve attraversare materiale prima di raggiungere le regioni interne. Assorbimento, rifrazione, aberrazioni e scattering possono accumularsi.

Un sistema che funziona perfettamente su un cubo da 10 mm non scala automaticamente a 100 mm mantenendo la stessa precisione.

La produzione volumetrica industriale richiede quindi calibrazione ottica tridimensionale, correzione dell’esposizione e controllo preciso dell’indice di rifrazione.

È proprio significativo che i brevetti Quadratic coprano non soltanto la sorgente luminosa, ma anche calibrazione, esposizione e caratteristiche del contenitore.

Anche il contenitore diventa un componente ottico

Nella stereolitografia classica il vat deve soprattutto contenere la resina e fornire una finestra sufficientemente trasparente. In un sistema volumetrico i fasci possono attraversare pareti da direzioni differenti, perciò il recipiente entra direttamente nel percorso ottico.

Il brevetto parla esplicitamente di zone optically transparent e optically flat, cioè capaci di trasmettere la luce senza introdurre distorsioni importanti nel fronte d’onda.

Una parete leggermente deformata può spostare il punto in cui due esposizioni dovrebbero intersecarsi e produrre errori geometrici.

Il vat diventa quindi parte della calibrazione della macchina.

La velocità non può essere valutata senza volume e risoluzione

Quadratic descrive il processo come “ultra-high speed”, mentre la VAM in generale può produrre parti in secondi o minuti. Ma senza conoscere build volume, dimensione minima delle feature e materiale è impossibile trasformare questo claim in un benchmark utile.

Stampare un oggetto di 5 mm in dieci secondi e uno da 100 mm in un minuto sono risultati completamente diversi.

La produttività dovrebbe essere valutata con almeno:

• volume;
• geometria;
• tempo;
• risoluzione;
• proprietà del materiale;
• percentuale di successo.

Al momento Quadratic non pubblica questi dati per un prodotto commerciale.

La stessa cosa vale per la risoluzione

Il background nell’upconversion potrebbe suggerire feature molto piccole, ma la futura macchina industriale potrebbe deliberatamente scegliere una risoluzione più bassa in cambio di un volume maggiore e una velocità superiore.

Nella produzione non serve sempre il micron. Molti componenti industriali possono essere interessanti anche con feature nell’ordine di centinaia di micron se vengono prodotti molto più rapidamente.

Quindi sarebbe sbagliato trasferire automaticamente le prestazioni della ricerca di laboratorio alla piattaforma che Quadratic sta sviluppando.

Mass customization è probabilmente il vero target

Il sito ufficiale utilizza esplicitamente questa espressione. La volumetric printing ha infatti una caratteristica ideale per la personalizzazione: il tempo di produzione può dipendere meno dal numero dei layer e, potenzialmente, meno dalla complessità geometrica.

Se un componente A e un componente B occupano lo stesso volume e richiedono esposizioni simili, personalizzarli potrebbe avere un impatto molto più ridotto sul cycle time rispetto a processi tradizionali.

Questo rende interessante la tecnologia per applicazioni nelle quali ogni pezzo può essere differente ma deve essere prodotto in quantità elevate.

Esempi potenziali includono medicale, dental, wearable e prodotti personalizzati, anche se Quadratic non ha ancora annunciato pubblicamente un mercato definitivo o applicazioni commerciali specifiche.

Volumetric printing non elimina però il post-processing

Una parte estratta dalla resina deve comunque essere drenata e pulita. A seconda della chimica può essere necessario un post-curing.

Inoltre la resina non polimerizzata che circonda l’oggetto deve essere recuperata senza contaminazioni e mantenuta stabile dopo esposizioni ripetute alla luce.

Se la chimica photoswitchable subisce trasformazioni parziali anche nelle regioni non solidificate, il ciclo di riutilizzo del materiale diventa un problema importante.

È proprio per questo che alcuni brevetti Quadratic descrivono esposizioni parziali e strategie per ridurre attivazioni indesiderate.

Il problema della “dose fantasma” è centrale nella VAM

Ogni raggio che attraversa la resina deposita una certa quantità di energia. Anche se insufficiente per solidificare immediatamente il materiale, esposizioni ripetute possono accumularsi.

La resina può quindi iniziare a reagire anche dove non dovrebbe.

Nei sistemi tomografici questo problema viene affrontato matematicamente attraverso la distribuzione delle dosi. Nei sistemi photoswitchable può essere affrontato chimicamente facendo sì che la resina diventi reattiva soltanto dopo una specifica sequenza di esposizioni.

La strategia Quadratic sembra puntare fortemente proprio su questo secondo meccanismo.

Una terza esposizione può aumentare la selettività

Il brevetto WO2025227153A1 descrive casi in cui due esposizioni producono un primo cambiamento e una terza produce un secondo cambiamento nella regione precedentemente attivata. In teoria questo permette di costruire una sorta di logica fotochimica: la terza luce produce l’effetto voluto solo se il materiale è stato precedentemente portato in un certo stato.

È un modo per separare ulteriormente “luce che attraversa il materiale” da “luce che produce realmente la parte”.

Naturalmente maggiore complessità chimica e ottica significa anche più variabili da controllare: intensità, lunghezze d’onda, tempi di decadimento degli stati intermedi e stabilità della resina.

La vera barriera industriale è quindi la ripetibilità

Una dimostrazione di laboratorio può produrre un oggetto spettacolare una volta. Una piattaforma industriale deve produrlo centinaia o migliaia di volte mantenendo dimensioni e proprietà.

Il sistema deve controllare variazioni di:

• temperatura;
• batch di resina;
• intensità delle sorgenti;
• allineamento ottico;
• invecchiamento del materiale;
• contaminazione;
• geometria del vat.

Questo spiega perché Quadratic sembri investire molto nella proprietà intellettuale dell’intero sistema invece di presentare rapidamente una macchina.

L’azienda lavora alla tecnologia almeno dal 2019

Quadratic 3D è stata fondata nel 2019 e oggi si presenta come società focalizzata sull’industrializzazione della volumetric printing. Il team include Samuel Sanders, Daniel Congreve e numerosi specialisti in ottica, chimica, software e meccanica.

La presenza di Congreve è particolarmente significativa per la continuità con la ricerca sull’upconversion: oggi è professore a Stanford ed è ancora indicato da Quadratic come co-founder e scientific advisor.

Il sito ufficiale mostra un team ormai multidisciplinare, coerente con una tecnologia che richiede competenze contemporaneamente in fotonica, fotopolimeri e machine design.

La società ha raccolto capitale, ma le cifre pubbliche non sono completamente uniformi

Database finanziari disponibili pubblicamente riportano valori differenti. Dealroom e aVenture indicano una Series A da circa 7,3 milioni di dollari nel 2022, oltre a un grant NSF nell’ordine di 255–260 mila dollari e un precedente seed. Altri database riportano totali inferiori.

Per questo eviterei di presentare un valore complessivo di funding come dato assoluto senza documentazione societaria.

È invece ben documentata la presenza di investitori come Sierra Ventures e Pillar VC, oltre al supporto NSF.

Sierra Ventures include ancora Quadratic fra le proprie partecipazioni deep-tech attive.

Non è una startup comparsa improvvisamente nel 2026

La notizia di oggi può dare l’impressione di un nuovo player che entra nel mercato volumetrico. In realtà Quadratic lavora da diversi anni in relativa discrezione.

Le pubblicazioni e la famiglia di brevetti mostrano una progressione almeno dal 2021. Ciò che sta cambiando è soprattutto la visibilità dell’azienda e la quantità di informazioni disponibili sulla direzione tecnologica.

È quindi più corretto parlare di una società che sta emergendo dalla fase di sviluppo riservato piuttosto che di un progetto appena nato.

La concorrenza volumetrica è già articolata

Xolo ha commercializzato sistemi xolografici. Readily3D ha sviluppato piattaforme tomografiche. Diversi gruppi universitari lavorano sulla CAL e sulle sue evoluzioni. Nel 2026 sono stati pubblicati anche risultati sulla possibilità di effettuare overprinting tomografico intorno a oggetti preesistenti.

Quadratic entra quindi in un campo nel quale il principio di stampa volumetrica è già ampiamente dimostrato.

La sfida non è dimostrare che “la VAM funziona”. È produrre una piattaforma con un vantaggio sufficiente in:

• dimensione;
• risoluzione;
• materiali;
• velocità;
• affidabilità;
• costo.

Solo allora sarà possibile capire dove Quadratic si posiziona realmente rispetto alle alternative.

L’integrazione fra chimica e macchina potrebbe diventare anche un limite commerciale

Se una piattaforma richiede un fotoiniziatore proprietario molto specifico, il sistema può diventare fortemente dipendente dai consumabili del produttore.

Dal punto di vista tecnico questo permette ottimizzazione estrema. Dal punto di vista del cliente crea invece un ecosistema più chiuso.

È troppo presto per sapere quale modello commerciale adotterà Quadratic, ma la forte dipendenza dalla chimica rende improbabile che la macchina possa semplicemente utilizzare qualsiasi normale resina SLA disponibile sul mercato.

Questo sarà uno degli elementi da osservare quando arriverà un prodotto.

Il modello economico dipenderà molto dalla produttività per litro di resina

La velocità nominale è soltanto una parte del costo. Bisogna considerare quantità di resina necessaria nel vat, percentuale recuperabile, durata del materiale, post-processing e costo dei fotoiniziatori speciali.

Un processo estremamente rapido ma basato su una resina molto costosa può risultare competitivo per parti ad alto valore e molto meno per oggetti commodity.

La promessa di mass customization industriale implica quindi non soltanto un cycle time breve, ma economics sufficientemente favorevoli per grandi quantità.

Sono dati che Quadratic non ha ancora reso pubblici.

La tecnologia potrebbe cambiare anche il concetto di orientamento

Nella stereolitografia layer-by-layer l’orientamento serve a controllare supporti, sezione per layer e qualità superficiale. In un processo support-free volumetrico alcuni di questi vincoli diminuiscono.

L’orientamento può però rimanere importante per motivi ottici: il percorso della luce attraverso la geometria e la resina può influenzare l’esposizione. Anche l’estrazione del pezzo dal vat e il drenaggio di cavità interne possono favorire alcune configurazioni.

Quindi VAM non elimina necessariamente l’orientamento; ne cambia le ragioni.

La stampa volumetrica può essere particolarmente interessante per lattice e strutture morbide

Le geometrie reticolari richiedono moltissimi movimenti in FFF e un numero enorme di esposizioni in processi layer-by-layer. In VAM la complessità geometrica può avere un impatto relativamente minore sul tempo.

Lo stesso vale per strutture soffici o delicate che potrebbero deformarsi sotto il proprio peso durante una stampa tradizionale.

Il supporto fornito dalla resina circostante può rendere possibile la fabbricazione di forme difficili da sostenere altrimenti.

È uno dei motivi per cui il biomedicale è spesso associato alla ricerca volumetrica, anche se non sappiamo ancora se sarà un target prioritario per Quadratic.

Il vero salto arriverà quando verranno pubblicati i primi numeri della piattaforma

Oggi conosciamo bene il principio e molto meno il prodotto. Servirebbero almeno:

• build volume;
• minimum feature;
• accuracy;
• tempo di stampa;
• materiali;
• proprietà meccaniche;
• consumo ottico;
• ciclo di pulizia;
• durata della resina;
• costo macchina.

Senza questi dati è impossibile confrontare Quadratic con SLA, DLP, xolography o CAL su basi industriali.

Il portafoglio brevetti mostra un lavoro notevole sulla tecnologia, ma un brevetto non è un benchmark.

Quadratic 3D è quindi interessante soprattutto per il modo in cui sta affrontando il problema

Non sembra puntare su un unico “trucco ottico”, ma su un sistema nel quale fotofisica, chimica e meccanica vengono sviluppate insieme.

La prima generazione scientifica utilizzava nanocapsule di upconversion. I brevetti successivi descrivono photoinitiators photoswitchable, light sheet, immagini proiettate e sequenze a esposizioni multiple. Questo indica che l’azienda sta cercando non semplicemente di produrre un oggetto volumetricamente, ma di ottenere un processo controllabile abbastanza da diventare una piattaforma industriale.

Il passaggio più importante deve però ancora avvenire: trasformare quella piattaforma tecnologica in una macchina con specifiche pubbliche, materiali definiti e risultati ripetibili verificabili.

Fino a quel momento Quadratic 3D rimane uno dei progetti volumetrici più interessanti da osservare, ma non ancora una stampante che possa essere messa a confronto su una normale tabella commerciale.

Tabelle tecniche

Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI).