Controllo automatico dell’esposizione per la stampa 3D volumetrica
Un gruppo di ricerca del National Research Council Canada e dell’Università di Victoria ha realizzato un sistema di regolazione automatica dell’esposizione per la manifattura additiva volumetrica tomografica (VAM). Grazie a questo sviluppo, è possibile produrre oggetti interi in un solo passaggio, utilizzando sequenze di proiezioni luminose all’interno di un serbatoio di resina in rotazione, con un livello di precisione e ripetibilità allineato o superiore a quello di stampanti SLA e DLP commerciali, e tempi di stampa fino a dieci volte più rapidi.
Il principio di AE-VAM
Il sistema, denominato AE-VAM (Automatic Exposure Volumetric Additive Manufacturing), sfrutta un feedback ottico in tempo reale per rilevare la diffusione della luce rossa all’interno della resina durante il processo di polimerizzazione. Al raggiungimento di una soglia di scattering preimpostata, il modulo UV interrompe automaticamente l’irradiazione, evitando le regolazioni manuali che in passato richiedevano operatori esperti e continui interventi di taratura.
Verifica delle prestazioni con il modello 3DBenchy
Per dimostrare l’efficacia di AE-VAM, il team canadese ha realizzato venticinque copie del modello 3DBenchy, standard di riferimento per la valutazione di stampanti. Le misurazioni hanno evidenziato una deviazione media RMS della superficie pari a 0,100 mm e una variazione fra stampe successive di 0,053 mm. Anche i dettagli più minuti – fori ciechi, camini e scritte sul fondo – sono risultati accuratamente riprodotti, con risultati talvolta superiori a quelli ottenuti da stampanti commerciali come Formlabs Form 2, Form 4 e Asiga PRO4K.
Vantaggi rispetto alla stampa strato per strato
A differenza delle tecnologie tradizionali, AE-VAM espone l’intero volume di resina in un’unica fase, eliminando la necessità di strutture di supporto. In precedenza, il riutilizzo della resina e la diffusione incontrollata della luce producevano variazioni imprevedibili nell’esposizione, limitando la qualità e la scalabilità del processo. Con il nuovo sistema, ogni componente, comprese viti da ¼-20 e ingranaggi con tolleranze di 50 μm, può essere realizzato in meno di un minuto, rispetto agli oltre otto minuti richiesti dai sistemi SLA più rapidi.
Resina riutilizzabile e compatibilità multi-parte
AE-VAM mantiene la precisione anche quando la resina viene riutilizzata fino a cinque volte, con degrado minimo delle prestazioni. Poiché il metodo risulta “insensibile alla geometria del pezzo”, il team prevede di estenderne l’impiego alla stampa di assemblaggi meccanici complessi, dove parti multiple si innestano fra loro, e all’integrazione con componenti metalliche standard.
Confronto con soluzioni esistenti e prospettive di commercializzazione
Il confronto con il settore mostra che, sebbene alcune stampanti SLA registrino un margine di errore RMS leggermente inferiore, AE-VAM eccelle nella riproduzione di dettagli fini e nella ripetibilità su lotti multipli. Trattandosi di un approccio computazionalmente leggero, richiede una formazione minima per gli operatori, elemento che ne favorisce il passaggio dalla fase sperimentale alla produzione su scala industriale. I finanziamenti provengono dal programma Ideation del National Research Council Canada, e diversi ricercatori figurano come inventori di brevetti provvisori legati al sistema.
Il quadro della stampa volumetrica
Negli ultimi anni la manifattura additiva volumetrica ha attirato l’interesse di aziende e istituti accademici: Manifest Technologies ha lanciato un kit P-VAM ad alta velocità, l’EPFL ha dimostrato la stampa di resine opache con tecniche volumetriche, l’Università di Utrecht ha usato il metodo per realizzare modelli di fegato in miniatura a scopi biomedici e l’University College London ha testato la produzione rapida di compresse farmaceutiche. Una variante olografica della VAM, nota come TVAM, ha mostrato ulteriori miglioramenti nei tempi di stampa e nell’efficienza luminosa. Queste iniziative confermano l’interesse crescente verso soluzioni di stampa 3D che superano i limiti delle tecnologie a strati.
