Il Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), centro di ricerca con sede a Berlino attivo su fotonica, elettronica ad alta frequenza e tecnologie quantistiche, presenta a SPIE Photonics West 2026 (San Francisco, Moscone Center) una linea di lavoro molto concreta: usare la manifattura additiva non come “accessorio” di laboratorio, ma come parte del progetto meccanico e funzionale di moduli fotonici e sistemi ottici integrati. L’obiettivo dichiarato è ottenere componenti più compatti, più leggeri e più robusti, riducendo al contempo le complessità tipiche dell’assemblaggio di precisione nei sistemi ottici.
Il punto chiave: strutture in ceramica funzionale stampate in 3D (allumina)
Uno degli aspetti messi in evidenza dal FBH riguarda la stampa 3D di ceramiche tecniche, in particolare ossido di alluminio (Al₂O₃, “allumina”), per realizzare supporti e strutture portanti con geometrie complesse. In ambito fotonico, la ceramica non è solo un “telaio”: può diventare una piattaforma con funzioni di posizionamento, canali, sedi e riferimenti che incorporano nel pezzo le logiche di montaggio e allineamento, riducendo il numero di parti e di operazioni di taratura. Questo approccio è utile quando il sistema deve mantenere prestazioni stabili pur subendo vibrazioni, variazioni di temperatura o trasporto fuori dal laboratorio.
Un caso dimostrativo: riferimento di frequenza ottica miniaturizzato su supporto ceramico additivo
Il pezzo centrale descritto dal FBH è un riferimento di frequenza ottica in cui la struttura portante è realizzata in modo additivo in allumina. L’idea è progettare la base (micro-banco ottico) in modo che l’allineamento delle componenti avvenga “per costruzione”, cioè grazie a sedi e geometrie stampate con tolleranze e riferimenti pensati per l’ottica. L’articolo originale parla di un sistema con volume di “pochi millilitri”; un lavoro tecnico collegato descrive un setup integrato con volume pari a 6 ml e una instabilità di frequenza comparabile a configurazioni da laboratorio, indicando applicazioni possibili in strumenti compatti come magnetometri atomici e moduli spettroscopici miniaturizzati.
Perché serve in quantistica: sensori a atomi freddi e stabilità spettrale
FBH collega esplicitamente questo tipo di riferimenti/architetture a sensori quantistici basati su atomi freddi, dove la stabilità in frequenza e la robustezza meccanico-termica influenzano direttamente l’accuratezza della misura (drift termico e sensibilità alle vibrazioni sono fattori limitanti tipici). Nelle pagine istituzionali FBH, l’area “Quantum Sensing” cita applicazioni come orologi ottici, riferimenti di frequenza ottica, interferometri atomici (per navigazione inerziale e fisica fondamentale) e sensing di campi elettromagnetici: tutte famiglie di sistemi in cui miniaturizzazione e integrazione ottico-meccanica sono cruciali per passare dal prototipo al dispositivo utilizzabile fuori dal banco ottico.
Cosa cambia con l’additive manufacturing: integrazione, termica, allineamento e ripetibilità
Nei sistemi fotonici l’allineamento non è solo “posizionare lenti”: spesso significa controllare a lungo termine geometrie e distanze con variazioni minime. La manifattura additiva su ceramica può offrire:
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Geometrie interne complesse (sedi, canali, passaggi) difficili da ottenere con lavorazioni tradizionali;
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Strutture di allineamento integrate (riferimenti e battute nel pezzo);
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Proprietà termiche definite (utile quando serve ridurre drift e stress);
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Riduzione di parti e giunzioni, che spesso sono punti deboli meccanici e termici.
In parallelo, la filiera sta lavorando anche su metodi di controllo qualità non distruttivo e su ispezioni di difetti nei componenti in allumina stampata in 3D, tema rilevante perché la post-processazione delle ceramiche (debinding/sintering) può introdurre variazioni dimensionali e difetti se non controllata.
L’altro fronte mostrato dal FBH: laser a diodo diretti per la stampa 3D metallica
Accanto alle dimostrazioni legate alla fotonica “di sistema”, FBH porta anche esempi di come le sorgenti laser (un altro core business dell’istituto) si innestino nella manifattura additiva metallica. In particolare, FBH ha presentato un modulo/process head direct-diode da 1 kW a 780 nm, una lunghezza d’onda scelta perché l’alluminio presenta un massimo di assorbimento proprio attorno a quel valore: in pratica, si cerca di aumentare l’efficienza di processo agendo sul match tra sorgente e materiale. Questo filone è citato come alternativa/integrazione rispetto ad architetture laser più diffuse, con l’idea di migliorare efficienza e controllo del processo su leghe leggere.
Dalla fiera al trasferimento tecnologico: partner industriali e contesto Photonics West
Photonics West è uno degli appuntamenti principali del settore (laser, optoelettronica, quantum, sensing e biomedicale). In questo contesto FBH si presenta non solo come ente di ricerca, ma anche come attore di trasferimento verso industria, con progetti e prototipi esibiti insieme a partner. In comunicazioni esterne sul tema dei laser per AM vengono citati, tra gli altri, Photon Laser Manufacturing e SKDK come partner di test per prototipi di sistemi direct-laser per manifattura additiva di alluminio; sul fronte delle tecnologie quantistiche e di riferimenti di frequenza, in altri progetti FBH menziona collaborazioni che includono anche aziende come Menlo Systems (per frequency comb) oltre a università tedesche.
