NTU Singapore e Panasonic sviluppano una stampante multi-materiale per la stampa 3D di dispositivi intelligenti flessibili

NTU Singapore e Panasonic sviluppano rapidamente una stampante multi-materiale per la stampa 3D di dispositivi intelligenti flessibili

Scienziati della Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore), Panasonic Factory Solutions Asia Pacific Pte. Ltd. (Panasonic) e il Singapore Centre for 3D Printing (SC3DP) hanno sviluppato una nuova stampante multi-materiale che utilizza laser ad alta potenza a più lunghezze d’onda, per la stampa 3D rapida e semplice di dispositivi intelligenti e flessibili.

La stampante multimateriale funziona utilizzando diverse lunghezze d’onda del laser, creando reazioni termiche e chimiche in grado di trasformare i comuni materiali a base di carbonio (poliimmide e ossido di grafene) in un nuovo tipo di grafene altamente poroso. La struttura risultante stampata con questo nuovo grafene non è solo leggera e conduttiva, ma può anche essere stampata o rivestita su substrati flessibili come plastica, vetro, oro e tessuti, creando dispositivi flessibili.

I dispositivi e i componenti elettronici sono stati tradizionalmente costituiti da materiali rigidi come metalli, silicio e ceramica, ma c’è stato un crescente interesse nella creazione di dispositivi elettronici indossabili flessibili che possono essere piegati, attorcigliati e adattati facilmente a varie superfici.

Il co-leader del progetto, il professore associato Murukeshan Vadakke Matham della NTU School of Mechanical and Aerospace Engineering (MAE) e SC3DP , il centro nazionale di eccellenza nella stampa 3D ospitato presso NTU, ha dichiarato: “Il nostro progetto mira a trovare un modo per 3D stampare nuovi materiali come polimeri organici e materiali a base di carbonio come il grafene, che ha proprietà che consentono di stamparli o rivestirli su substrati flessibili come plastica o tessuti, creando circuiti flessibili ed estensibili”.

Assoc Prof Murukeshan, che è anche Principal Investigator presso il National Additive Manufacturing Innovation Cluster (NAMIC) di Singapore , ha aggiunto: “L’elettronica flessibile stampata in 3D apre la strada a dispositivi indossabili più comodi e mobili in quanto può essere più leggera e più piccola. Ora possiamo creare strutture uniche che prima erano impossibili con l’elettronica rigida tradizionale”.

Sensore stampato in 3D per sacca fluida endovenosa intelligente

La nuova stampante 3D ha già attirato l’interesse di varie aziende, tra cui la multinazionale americana JABIL-MTI Penang .

JABIL-MTI Penang mira a integrare l’elettronica basata su grafene stampata in 3D in un sistema di infusione intelligente. Una prova del concetto è stata dimostrata attraverso un prototipo di una sacca per liquidi per via endovenosa (IV) a basso costo con un sensore stampato incorporato alimentato dall’intelligenza artificiale. Il dispositivo monitora lo stato della flebo, regola parametri come pressione, flusso e temperatura e trasmette le informazioni a uno smartphone in tempo reale. Ciò consente al personale medico di monitorare, controllare e rilevare in modo anomalo in modo efficiente.

Il team di ricerca ha anche testato la possibilità di integrare componenti stampati in 3D nella fabbricazione di elettronica ad alte prestazioni come sensori di pressione e riscaldatori, con il supporto finanziario di NAMIC.

Lim Lai Ming, Project Manager, Jabil-MTI Penang , ha dichiarato: “Apprezziamo molto il pensiero creativo e l’approccio innovativo dei team NTU e Panasonic e siamo entusiasti delle possibilità di future collaborazioni. Non vediamo l’ora di esplorare ulteriori opportunità di lavorare insieme e sfruttare l’eccezionale competenza in materia di innovazione di entrambi i loro team”.

Il co-leader del progetto, il dottor Low Mun Ji, direttore generale di Panasonic , ha dichiarato: “La nostra tecnologia consente la creazione di materiale a base di grafene altamente poroso e conduttivo da utilizzare in diverse applicazioni. Rispetto ai tradizionali metodi di produzione del grafene, il nostro metodo è più veloce, più economico e altamente compatibile con un’ampia gamma di materiali”.

Il team NTU-Panasonic ritiene che la nuova stampante 3D offra un livello di flessibilità e funzionalità ineguagliato da altri prodotti simili sul mercato. I membri del progetto hanno affermato che l’innovazione ha il potenziale per rivoluzionare il campo della stampa 3D e aprire nuove possibilità per la progettazione e l’innovazione di nuovi prodotti.

Il progetto tra NTU e Panasonic per sviluppare la nuova stampante multi-materiale è stato avviato nel 2016 con il supporto del Singapore Economic Development Board (EDB) nell’ambito dell’Industrial Post-graduate Program (IPP). Nel corso degli anni, il team del progetto ha depositato due brevetti, presentati a 11 conferenze internazionali, e pubblicato 11 articoli. Ha inoltre sostenuto tre scienziati e ingegneri Panasonic che hanno conseguito un dottorato presso la NTU.

Il professor Paulo Bartolo, direttore esecutivo di SC3DP , ha dichiarato: “Al Singapore Centre for 3D Printing (SC3DP) stiamo studiando l’uso della produzione additiva per molte applicazioni e settori industriali, tra cui l’elettronica e i dispositivi indossabili. Panasonic è un partner strategico e sono molto soddisfatto degli ottimi risultati raggiunti attraverso questo progetto. Ciò è stato possibile grazie al duro lavoro del team di ricercatori di SC3DP e Panasonic. Il progetto è un buon esempio delle capacità tecniche e scientifiche disponibili presso il nostro centro e di come possiamo supportare l’industria e creare valore”.

Come passo successivo, Panasonic ha istituito una nuova struttura per i sistemi di produzione basati su laser presso il suo centro di ricerca a Singapore, per consentire ulteriori prove di concetti utilizzando componenti fabbricati dalla stampante multi-materiale, come parte di “Autonomous Factory” – un Panasonic concetto per le fabbriche intelligenti del futuro. La nuova struttura sarà guidata dal dott. Low e dai ricercatori dott. Nicholas Tham e dott. Joel Lim, anch’essi coinvolti nel progetto congiunto NTU-Panasonic.

Altri membri del gruppo di ricerca della NTU School of MAE che sono stati coinvolti nel progetto sin dal suo lancio nel 2016 includono l’ex professore assistente di Nanyang Kim Young Jin, gli ex colleghi di ricerca Daryl Lim e Rohith Thazhe Madam, nonché ex ricercatori Il dottor Suchand Sandeep, il dottor Hyub Lee, il dottor Pankaj K Sahoo e il dottor Hu Liang Xiang.