I ricercatori della Northwestern University di Evanston, nell’Illinois, hanno sviluppato una nuova stampante 3D che secondo loro è in grado di stampare mezzo metro (457,2 mm) in un’ora, una velocità record nella stampa 3D.
Chiamata HARP (stampa rapida ad alta area), la velocità e le dimensioni del sistema, alte 3962 mm (13 piedi), possono consentire agli utenti di stampare oggetti 3D “le dimensioni di un essere umano adulto” su richiesta, secondo la gruppo di ricerca. Utilizzando la tecnologia stereolitografica, HARP può essere utilizzato per produrre componenti per dispositivi medici, automobili, aeroplani, costruzioni e altro.
Chad A. Mirkin, professore della Northwestern e leader nello sviluppo dei prodotti HARP, prevede che la nuova stampante 3D sarà disponibile in commercio nei prossimi 18 mesi. Sarà fornito attraverso l’attrezzatura per la stampa 3D Azul 3D , uno spin-off della Northwestern University lanciato da Mirkin e dai suoi colleghi. Afferma inoltre che HARP può potenzialmente avere un grande impatto sull’industria manifatturiera in generale: “La stampa 3D è concettualmente potente ma è stata praticamente limitata”.
“SE POTESSIMO STAMPARE VELOCEMENTE SENZA LIMITAZIONI SU MATERIALI E DIMENSIONI, POTREMMO RIVOLUZIONARE LA PRODUZIONE. L’ARPA È PRONTA A FARLO. “
HARP si basa su una versione in attesa di brevetto della tecnologia SLA che mira a superare i limiti della stampa 3D. I ricercatori affermano di aver sviluppato una soluzione per stampanti 3D a base di resina di dimensioni limitate per aumentare la velocità di stampa o, al contrario, ostacolata da una produttività ridotta per un volume di costruzione maggiore.
Spiegando i limiti, il team di ricerca della Northwestern University individua il problema del calore generato dalle stampanti 3D SLA durante l’esecuzione a velocità elevate, che provoca la rottura e la deformazione delle parti stampate. Il calore diventa più intenso con l’aumentare delle dimensioni della stampante 3D.
La soluzione di Northwestern al problema risiede in un liquido antiaderente che si comporta come un teflon liquido, noto come olio fluorurato. Il processo di stampa 3D di HARP utilizza una luce proiettata attraverso una finestra che solidifica la resina in cima a una lastra in movimento verticale. Il liquido antiaderente scorre quindi sopra la finestra per rimuovere il calore, quindi lo fa circolare attraverso un’unità di raffreddamento, mantenendo quindi le temperature a velocità di stampa elevate. Essendo antiaderente, la resina resiste all’adesione al letto di stampa, aumentando la velocità di stampa poiché le parti non devono essere tagliate dal fondo della vasca di stampa.
La tecnologia Carbon Continuous Liquid Interface Printing (CLIP) impedisce anche l’adesione tra la parte e il fondo della vasca di stampa. Il processo utilizza l’ossigeno per creare uno “strato morto”, che a sua volta consente la stampa 3D continua con una maggiore velocità di stampa. Tuttavia, i ricercatori spiegano che la tecnologia CLIP è ancora soggetta ai limiti causati dal calore nel processo di stampa 3D. “La nostra tecnologia genera calore proprio come le altre”, spiega Mirkin. “Ma abbiamo un’interfaccia che rimuove il calore.”
Grazie alla sua soluzione in teflon liquido, la stampante 3D HARP è stata in grado di raggiungere velocità di stampa verticali continue superiori a 430 millimetri all’ora, con una produttività volumetrica di 100 litri all’ora.
Niente più magazzini
Attualmente, un prototipo, la stampante 3D HARP è alta 13 piedi con un piano di stampa di 609,6 mm per 381 mm, in grado di stampare contemporaneamente sia grandi parti che molti piccoli oggetti. Mirkin pone le capacità del sistema come una soluzione allo spazio occupato oggi dai magazzini nei comuni processi di produzione. “Quando puoi stampare velocemente e in grande formato, può davvero cambiare il modo in cui pensiamo alla produzione”, aggiunge Mirkin. “Con HARP puoi costruire tutto ciò che desideri senza stampi e senza un magazzino pieno di pezzi. Puoi stampare tutto ciò che puoi immaginare su richiesta. “
La stampante 3D HARP sarà commercializzata da Azul 3D, una startup che ha operato in modalità invisibile negli ultimi anni. È stata fondata da Mirkin insieme a David Walker e James Hedrick, entrambi ricercatori nel laboratorio della Northwestern University di Mirkin. Hedrick è il CEO di Azul 3D, mentre Walker funge da CTO e Mirkin Chairman of the Board.
“Ovviamente ci sono molti tipi di stampanti 3D là fuori – vedi stampanti che costruiscono edifici, ponti e carrozzerie di automobili, e al contrario vedi stampanti che possono realizzare piccole parti con risoluzioni molto elevate”, spiega Walker. “Siamo entusiasti perché questa è la stampante più grande e con la massima produttività della sua categoria.”
Stampa 3D SLA su larga scala
HARP non è la prima stampante 3D che promette soluzioni su larga scala per la tecnologia stereolitografica.
RPS , uno specialista della stampa 3D industriale con sede nel Regno Unito, sviluppa la stampante 3D NEO800 , un sistema di stereolitografia che mantiene una capacità di riempimento della vasca massima di 555 litri (630 kg) di materiale. L’area di stampa del NEO800 è 800 x 800 x 600 mm, con la macchina stessa che misura 1350 W x 1630 P x 2300 H mm.
Nell’aprile 2019, OEM Formlabs, una stampante 3D con sede nel Massachusetts, ha annunciato la disponibilità della sua stampante 3D Form 3L , che rappresenta l’ingresso dell’azienda nello SLA su larga scala. Il volume di costruzione del Form 3L misura 335 W x 200 P x 300 H mm.
Lo studio del team della Northwestern University , ” Stampa 3D rapida, di grandi volumi e controllata termicamente mediante un’interfaccia liquida mobile “, è pubblicato sulla rivista Science . Mirkin è George B. Rathmann professore di chimica presso il Weinberg College of Arts and Sciences del nord-ovest e direttore dell’International Institute of Nanotechnology . David Walker e James Hedrick hanno scritto il documento.
