Che cosa c’è di nuovo
Un team dell’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) guidato da Daryl W. Yee (laboratorio ALCHEMY) ha dimostrato un metodo di vat photopolymerization (VP) che usa idrogel come “impalcature reattive”: dopo la stampa 3D, l’idrogel viene impregnato più volte con sali metallici e convertito in nanoparticelle che pervadono l’intera struttura; la rimozione termica dell’idrogel lascia un corpo metallico o ceramico denso nella forma desiderata. Il lavoro è pubblicato su Advanced Materials e presenta prove su ferro, ossido di ferro, argento e rame.
Come funziona in pratica
Il processo separa la formatura dalla scelta del materiale: (1) si stampa in VP un idrogel acquoso stabile; (2) si eseguono cicli ripetuti di infusione-precipitazione dei precursori (ioni metallici → nanoparticelle distribuite nel gel); (3) si calcinano/riducono i campioni per rimuovere l’idrogel e densificare la fase inorganica. Questo schema, descritto come Repeated Infusion Precipitation nell’articolo, è un’evoluzione della famiglia HIAM (Hydrogel-Infusion Additive Manufacturing).
Numeri chiave
Strutture a gyroid stampate e convertite mostrano ritiri lineari ridotti (≈ 20% per Fe₂O₃ e 38% per Fe) con densità teoriche ~89% e 88% rispettivamente, valori molto più favorevoli rispetto ai ritiri 60–90% tipici dei precursori organici tradizionali. In test meccanici, i campioni hanno sopportato pressioni ~20× superiori a quelle ottenute con metodi precedenti.
Perché è rilevante rispetto allo stato dell’arte
Nei metalli e nelle ceramiche stampati in 3D, molte tecniche richiedono sinterizzazione o fusione; la VP classica è limitata a fotopolimeri. La via tramite idrogel supera questi vincoli: si ottengono micro-architetture complesse e materiali funzionali con basso ritiro e buona densità, mantenendo i vantaggi di risoluzione e velocità della fotopolimerizzazione. Il lavoro EPFL si inserisce nel solco delle ricerche sulla HIAM e ne estende la portata con cicli ripetuti di infusione per ridurre ulteriormente il ritiro
Applicazioni indicate dagli autori
Le geometrie a gyroid in Fe, Ag, Cu sono interessanti per scambiatori di calore, catalisi, sensori e potenziali impianti dove servono leggerezza e superficie specifica elevata.
Prossimi passi e trasferimento tecnologico
Il gruppo sta lavorando all’automazione dei cicli di infusione (progetto AUTOHIAM presso l’ufficio trasferimento tecnologico EPFL) per ridurre i tempi e avvicinare il metodo a scenari d’uso industriali.
