Nuovo Processo di Fabbricazione con Materiali Multipli
Innovazione nella Produzione di Dispositivi Complessi
I ricercatori dell’Università del Missouri hanno introdotto una tecnica innovativa per creare dispositivi complessi utilizzando diversi materiali come plastica, metalli e semiconduttori, tutto con un’unica macchina.
Dettagli della Ricerca
Lo studio, pubblicato su Nature Communications, descrive un processo avanzato di stampa 3D combinato con la tecnologia laser per produrre sensori multimateriali e multistrato, circuiti stampati e tessuti contenenti componenti elettronici. Questo metodo, denominato “processo di assemblaggio multimateriale a forma libera”, offre nuove opportunità nella produzione di dispositivi tecnologici.
Applicazioni dei Nuovi Dispositivi
Grazie a questa tecnologia, è possibile stampare sensori all’interno di una struttura che rilevano vari parametri ambientali come temperatura e pressione. Ad esempio, oggetti che sembrano rocce o conchiglie possono essere creati per monitorare il movimento dell’acqua negli oceani. Inoltre, questa tecnologia può essere utilizzata per sviluppare dispositivi indossabili che monitorano la pressione sanguigna e altri segni vitali.
Un Nuovo Metodo di Stampa 3D
Il dottorando Bujingda Zheng, autore principale dello studio, utilizza questo nuovo processo per creare sensori complessi e multistrato, circuiti stampati e tessuti elettronici. “Questa è la prima volta che viene utilizzato un processo di questo tipo”, ha affermato Zheng. “Sono entusiasta del design e dell’opportunità di fare qualcosa di unico qui a Mizzou.”
Vantaggi per l’Innovazione
Uno dei principali benefici di questa tecnologia è che gli innovatori possono concentrarsi sulla progettazione di nuovi prodotti senza doversi preoccupare della complessità del prototipaggio. “Questo apre la strada a nuovi mercati”, ha spiegato Jian “Javen” Lin, professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale a Mizzou. “Avrà un grande impatto su sensori indossabili, robot personalizzabili, dispositivi medici e altro ancora.”
Produzione Sostenibile
La creazione di strutture multistrato, come i circuiti stampati, è tradizionalmente complessa, costosa e poco ecologica. Il nuovo metodo, invece, si ispira ai sistemi naturali e offre un approccio più sostenibile. “In natura, ogni cosa è composta da materiali strutturali e funzionali”, ha detto Zheng. “Ad esempio, le anguille elettriche hanno ossa e muscoli per il movimento e cellule specializzate per produrre scariche elettriche.”
Precisione e Versatilità
Il metodo sviluppato dall’Università del Missouri risolve i problemi di versatilità del materiale e precisione di posizionamento dei componenti. La macchina progettata dal team utilizza tre ugelli differenti: uno per aggiungere materiale simile all’inchiostro, uno per il laser che intaglia forme e materiali, e un terzo per aggiungere materiali funzionali. Inizia con una struttura base in policarbonato e utilizza il laser per creare grafene indotto, integrando poi ulteriori materiali per migliorare le funzionalità del prodotto.
Supporto e Prospettive di Mercato
Questo progetto è supportato dal programma Advanced Manufacturing della National Science Foundation (NSF) e dal programma NSF I-Corps TM, che finanzia la commercializzazione. “Il programma I-Corps ci aiuta a comprendere le esigenze del mercato”, ha spiegato Lin. “Pensiamo che inizialmente interesserà altri ricercatori, ma alla fine anche le aziende ne trarranno beneficio, riducendo i tempi di prototipazione e permettendo loro di realizzare prototipi internamente. Questa tecnologia, disponibile solo presso Mizzou, potrebbe trasformare il modo in cui i prodotti vengono fabbricati e sviluppati.”
