La stampante 3D personalizzata crea dispositivi microfluidici migliori
I sistemi microfluidici sono utilizzati per migliorare l’analisi dei processi biologici e chimici fornendo un ambiente di gestione del fluido più controllato. Di solito vengono creati in forma monolitica attraverso tecniche di microfabbricazione che limitano i progettisti a lavorare in uno spazio bidimensionale. Ma in un documento intitolato ” Fabbricazione di reattori fluidici con un processo di stampa 3D personalizzato “, un team di ricercatori esplora l’uso della stampa 3D per creare dispositivi microfluidici.
I ricercatori hanno utilizzato per la prima volta una stampante 3D SLA Formlabs Form 2 per studiare la possibilità di stampare dispositivi microfluidici di stampa 3D a basso costo.
“La stampa 3D consente ai microreattori di produrre con canali 3D incorporati in una singola parte, senza giunzioni o interfacce esterne aggiuntive, che potrebbero causare perdite di fluido”, affermano i ricercatori. “Sono state discusse le potenzialità e le sfide del design e sono state evidenziate le questioni critiche. Tra queste, le caratteristiche più limitanti risultano essere: la rugosità superficiale, che è causata dalla deposizione di più strati successivi e dal percorso laser e influenza la chiarezza ottica dei canali; la risoluzione della stampante, che compromette le dimensioni del canale; la resina intrappolata, che può solidificare e bloccare i microcanali. “
Per superare questi limiti, i ricercatori hanno sviluppato una soluzione personalizzata basata sulla tecnologia DLP-SLA. I criteri di progettazione per la stampante 3D seguivano due requisiti principali:
la capacità di variare la risoluzione nel piano (xy), poiché la dimensione del vuoto è vincolata da questo parametro
la riduzione delle fasi mobili per aumentare la precisione dimensionale e la finitura superficiale
La stampante 3D è stata creata assemblando un proiettore DLP off-the-shelf dotato di un array di micromirror 1024 x 768, uno specchio con una regolazione dell’asse di inclinazione, un meccanismo di stampa 3D e un set di supporti personalizzati. Una volta calibrata la stampante 3D, è stato progettato un processo di stampa in tre fasi per fabbricare un dispositivo fluidico trasparente. Il primo passo consisteva nel produrre la parte di base sulla lastra di stampa con una procedura di stampa convenzionale. La seconda fase di stampa consisteva nel proiettare sul fondo del serbatoio di resina l’immagine corrispondente alla parte superiore. Infine, i canali stampati sono stati siringati con alcool isopropilico per sciacquare la resina non polimerizzata e polimerizzati con la post-elaborazione UV.
“Il processo di stampa 3D è un compromesso tra risoluzione, tempo di elaborazione e dimensioni del modello finale”, concludono i ricercatori. “I sistemi ad alta risoluzione possono essere solitamente ottenuti solo per piccoli volumi di lavoro. La soluzione proposta non rappresenta un’eccezione poiché è possibile variare la distanza di lavoro del proiettore DLP modificando in tal modo sia la risoluzione che la dimensione di stampa. Tuttavia, è possibile utilizzare proiettori con una risoluzione maggiore che consente di stampare funzionalità più piccole senza modificare l’impostazione progettata. Inoltre, l’integrazione tra una stampante 3D personalizzata e una resina appositamente progettata potrebbe aumentare notevolmente la complessità delle forme realizzabili. La stampante 3D sviluppata, infatti, potrebbe essere ulteriormente personalizzata sostituendo il proiettore DLP con un sistema di proiezione a LED con uno spettro su misura per sfruttare la resina specifica. “
Tra gli autori del lavoro ricordiamo Sandro Barone, Marcello Braglia, Roberto Gabbrielli, Salvatore Miceli, Paolo Neri, Alessandro Paoli e Armando Viviano Razionale.
