Un gruppo di Ricercatori di Harvard hanno progettato delle testine di stampa 3d multi-materiale che cambiano i materiali letteralmente al volo
Ad Harvard hanno inventato un metodo per integrare i materiali e le proprietà, tra cui materiali rigidi e flessibili, conduttivi e resistivi con disparati inchiostri in un singolo oggetto stampato in 3d, aprendo nuove possibilità per i dispositivi indossabili completamente stampati in 3d, i robot morbidi e l’elettronica. Queste nuove testine multimateriale sono basate sulla tecnologia di miscelazione attiva, in cui una serie di fluidi complessi sono combinati utilizzando una girante in rotazione all’interno di un ugello in microscala.
La nuova ricerca, guidata dalla professoressa Jennifer A. Lewis, utilizza invece la miscelazione attiva e ugelli a commutazione rapida, consentendo la stampa di inchiostri viscoelastici concentrati ed il controllo simultaneo di composizione e di geometria durante la stampa. Con questo metodo, piuttosto che i fluidi convergenti in un unico flusso, ciascun fluido entra nella camera di miscelazione attraverso un ingresso separato ed è mescolato in una stretta fessura da una girante in rotazione a velocità costante.
La Prof. Jennifer A. Lewis ha progettato la tecnologia di miscelazione attiva a fianco di Thomas Ober, studioso di ricerca post-dottorato presso l’Istituto Wyss, e Daniele Foresti
“Le Miscele passive non garantiscono materiali perfettamente misti, soprattutto gli inchiostri ad alta viscosità,”, ha detto Ober. “Abbiamo sviluppato un quadro razionale – e verificato sperimentalmente – per la progettazione di mixer microfluidici attivi che possono mescolarsi in una grande varietà di materiali.”
Le applicazioni della tecnologia di miscelazione attiva all’interno della stampa 3D sono significative. La squadra ha dimostrato che gli elastomeri di silicone possono essere facilmente stampati in architetture gradiente composti di regioni morbide e rigide (che significa che sono ideali per dispositivi indossabili, materiali flessibili che si muovono con il corpo e le articolazioni possono essere combinati con materiali rigidi che ospitano i componenti elettrici). I Materiali reattivi possono anche essere stampati, e gli inchiostri conduttivi e resistivi possono essere mescolati su richiesta.
In precedenza, l’idea di mescolare sistemi materiali nella stampa 3D era solo un concetto, ma la squadra di Lewis ‘ha reso realistico e realizzabile questo fatto con la tecnologia di oggi. Lo stesso laboratorio ha recentemente progettato una testina di stampa che può passare inchiostri multipli all’interno di un singolo ugello, eliminando la necessità di allineare più ugelli e avviare e arrestare il flusso di inchiostro durante la stampa.
“Insieme, questi agenti di miscelazione e di commutazione nelle testine di stampa forniscono un importante passo avanti per la stampa 3d multi-materiale “, ha detto Lewis. “Permettono di controllare in modo programmabile sia la composizione dei materiali e sia la struttura in microscala, aprendo nuove strade per la creazione di materiali di progettazione.”