L’Università statale russa di Tomsk stabilisce l’obiettivo 2020 per la stampante 3D a levitazione ultrasonica
I fisici della Tomsk State University in Russia stanno sviluppando un nuovo metodo di stampa 3D ad ultrasuoni che fa levitare piccole particelle in un campo acustico. La tecnologia, che potrebbe essere pronta entro il 2020, sarà utilizzata per soluzioni e sostanze calde o chimicamente aggressive.
Due anni sono lunghi nella stampa 3D, quindi quando un gruppo di scienziati promette di sviluppare una nuova tecnologia nel corso di due anni, è facile chiedersi se i beni promessi arriveranno mai e, in caso affermativo, se saranno ancora pertinente. Una nuova tecnica di stampa 3D proposta da scienziati specializzati in fisica radio alla Tomsk State University (TSU) in Russia potrebbe o meno il futuro della produzione additiva, ma sicuramente sembra interessante, specialmente per coloro che sono interessati a materiali volatili e pericolosi.
I fisici russi stanno sviluppando un nuovo tipo di stampa 3D ad ultrasuoni che utilizza la levitazione per sollevare piccole particelle di plastica espansa. Dicono che la tecnica potrebbe alla fine essere utilizzata per stampare in 3D soluzioni o sostanze aggressive o chimicamente aggressive, controllando e organizzando precisamente le particelle levitate per formare forme stampate in 3D, gestendole in modo sicuro a mezz’aria.
Sebbene la tecnologia sia ancora agli stadi iniziali, il sistema utilizzerà presumibilmente una camera anecoica coperta di assorbitori e emettitori di onde. Un flusso di onde acustiche (40 kHz) servirà a sospendere le particelle di plastica della schiuma a mezz’aria, mentre i livelli di potenza potranno essere regolati per aumentare il “numero e le dimensioni” delle particelle. Il software su misura verrà utilizzato per spostare le particelle levitate da un lato all’altro.
“Il primo stadio è una levitazione controllata delle particelle”, spiega il professor Dmitry Sukhanov, che è stato incaricato di supervisionare l’ambizioso progetto di produzione additiva presso la TSU. “Basandoci su questo creeremo un metodo per manipolare un gruppo di particelle per raccogliere oggetti tridimensionali da esse. Entrando nel campo sonoro e durante la precipitazione, le particelle della sostanza polverosa saranno riorganizzate, cadranno lungo le traiettorie richieste e si sistemeranno in uno schema definito. Strato dopo strato, le particelle saranno depositate in qualsiasi forma. ”
Sembra radicale, ma non sarà il primo utilizzo pratico della levitazione per scopi di produzione. Sukhanov afferma che le variazioni su questo tipo di tecnologia esistono già in diverse parti del mondo, con le ricerche di levitazione più avanzate che si svolgono in Giappone e nel Regno Unito. Ma i ricercatori della TSU non vogliono solo perfezionare l’arte della levitazione. Piuttosto, hanno in mente alcune particolari applicazioni di stampa 3D per la loro nuova tecnologia: l’installazione di componenti su circuiti stampati, la manipolazione di sostanze chimiche pericolose e potenzialmente altri usi.
“Useremo il nostro reticolo di radiatori ad ultrasuoni e svilupperemo un sistema per il controllo parallelo di emettitori e software”, aggiunge Sukhanov. “Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo bisogno di una combinazione di tecnologie digitali per la trasmissione e l’elaborazione di grandi quantità di dati, tecnologie per la generazione sincrona e l’amplificazione di più segnali e soluzioni per compiti acustici e aerodinamici”.
I fisici hanno già assemblato un modello in scala della loro stampante 3D levitazionale, ma c’è ancora molto lavoro da fare se il team deve raggiungere l’obiettivo del 2020. Come parte della ricerca, i fisici dovranno avvalersi dell’esperienza dei chimici della TSU per selezionare le sostanze e le impostazioni di temperatura ottimali per la fusione delle particelle in un oggetto tridimensionale. È un compito importante, ma saranno aiutati da una generosa sovvenzione della Russian Science Foundation, per un importo di 15 milioni di rubli (266.000 dollari).