La Johns Hopkins University ha introdotto un importante progresso nel campo della stampa 3D con lo sviluppo di un ugello adattivo chiamato AN3DP, capace di migliorare significativamente sia la precisione che la velocità di stampa. Questo innovativo ugello ha la capacità di variare sia il diametro che la sezione trasversale durante il processo di stampa, rendendo possibile l’estrusione di diversi materiali a temperature elevate.
Un ugello rivoluzionario per la stampa 3D
Il team di ricercatori guidato da Jochen Müller e Seok Won Kang della Whiting School of Engineering ha creato AN3DP per risolvere il dilemma tra alta risoluzione e alta velocità nella stampa 3D. Gli ugelli tradizionali, infatti, presentano limitazioni in termini di precisione e velocità: quelli di diametro ridotto permettono una stampa dettagliata ma lenta, mentre quelli più grandi accelerano il processo ma a discapito dei dettagli. AN3DP supera questi limiti grazie alla sua capacità di adattarsi dinamicamente durante la stampa, offrendo un equilibrio perfetto tra risoluzione e velocità.
Caratteristiche tecniche di AN3DP
L’ugello AN3DP è progettato per modificare sia il diametro che la sezione trasversale del filamento durante la stampa, consentendo la produzione di parti complesse e dettagliate con una velocità superiore rispetto agli ugelli tradizionali. In un confronto diretto, AN3DP ha completato il 96% di un processo di stampa, mentre un ugello fisso da 3 mm ha raggiunto solo il 29%. Questo risultato è ottenuto grazie alla capacità dell’ugello di regolare la sua forma e dimensione, producendo superfici più lisce e continue.
Ispirazione e funzionamento
L’idea di AN3DP trae ispirazione dai meccanismi di strumenti di presa retrattili e tendini biologici. L’ugello è costituito da otto perni mobili collegati da una membrana elastica, con i perni controllati da motori che ne modificano forma e dimensioni. Questa configurazione permette un flusso costante di materiale, essenziale per la produzione di strutture precise e complesse. A differenza degli ugelli variabili esistenti, che possono solo alterare il diametro, AN3DP modifica anche la sezione trasversale del filamento, garantendo un controllo materiale ottimale.
Riduzione dell'”Effetto Minecraft”
Uno dei maggiori vantaggi di AN3DP è la sua capacità di ridurre l'”effetto scala”, un fenomeno che provoca superfici a gradini invece di superfici lisce quando si stampano oggetti inclinati o curvi. Regolando forma e dimensioni dell’ugello durante la stampa, AN3DP riesce a creare superfici più omogenee, migliorando notevolmente la qualità finale degli oggetti stampati. Questo ugello è in grado di lavorare con una vasta gamma di materiali, inclusi polimeri, idrogel, ceramica, metalli, compositi e materiali biologici, operando a temperature superiori ai 200 °C.
Prospettive future
Sebbene AN3DP rappresenti una soluzione innovativa per le sfide di precisione e velocità nella stampa 3D, ci sono ancora margini di miglioramento. Attualmente, l’ugello richiede manutenzione e pulizia manuale e può essere utilizzato solo per un singolo processo di produzione. I ricercatori Müller e Kang stanno lavorando per rendere AN3DP una soluzione più pratica e applicabile a livello industriale, con potenziali utilizzi in settori come l’aerospaziale, l’elettronica morbida e le costruzioni strutturali.
Jochen Müller si mostra entusiasta delle possibilità future di AN3DP, sottolineando come la flessibilità di questo ugello possa migliorare l’integrità strutturale e la funzionalità degli oggetti stampati, rendendoli più adatti a applicazioni ingegneristiche complesse. Questo progresso rappresenta un passo avanti significativo nel campo della stampa 3D, con potenziali benefici in una vasta gamma di settori industriali.
