Gli scienziati dei materiali Nicole Kleger e Simona Fehlmann hanno sviluppato un processo di stampa 3D che usano per produrre modelli di sale che possono riempire con altri materiali. Questo crea, ad esempio, componenti in metallo leggero altamente porosi. In qualità di Pioneer Fellow, stanno ora cercando di trasferire questo processo all’industria.
 
Le due scienziate dei materiali Nicole Kleger (a sinistra) e Simona Fehlmann vogliono conquistare il mercato con strutture di sale stampate in 3D.
Non molto tempo fa, i ricercatori sui materiali hanno ottenuto un colpo di stato: hanno usato il sale per creare una struttura con una stampante 3D, che hanno poi riempito di magnesio liquido. Dopo che il metallo leggero si è raffreddato e indurito, i ricercatori hanno lavato la struttura del sale e il risultato è stato un oggetto fatto di magnesio altamente poroso che sarebbe adatto, ad esempio, come impianto osseo biodegradabile.


Tecnologia originale ulteriormente sviluppata con successo
Ora la prima autrice dello studio all’epoca, Nicole Kleger, e la sua ex studentessa del master Simona Fehlmann stanno mettendo insieme un’altra pubblicazione sulla rivistasito esternoMateriale avanzatocall_madeinsieme a un team interdisciplinare, hanno perfezionato e modificato il processo in modo da poter produrre strutture saline più complesse con pori ancora più fini.

Invece di una stampante basata sull’estrusione, che utilizza un ugello sottile per stampare salsicce di pasta di sale sottili in uno schema a griglia, i ricercatori guidati da Kleger e Fehlmann hanno utilizzato un dispositivo stereolitografico e un inchiostro a base di particelle di sale. Per rendere questo inchiostro sensibile alla luce, gli scienziati dei materiali hanno aggiunto monomeri appropriati. Questi si combinano per formare polimeri non appena la luce li colpisce e di conseguenza diventano duri. In questo modo è possibile creare strutture complesse strato dopo strato. La struttura di sale così creata funge poi da negativo formativo che viene riempito con un altro materiale.

Questa volta, gli scienziati dei materiali non solo hanno riempito le strutture prefabbricate di magnesio, ma anche di alluminio, materiale composito di carbonio e plastica. Con il loro nuovo processo, i ricercatori possono non solo produrre oggetti molto più complessi, ma anche ridurre la dimensione dei pori da 0,5 millimetri a 0,1 millimetri.
 
Dalle basi alla pratica

Tuttavia, la questione puramente accademica non dovrebbe rimanere. All’inizio di luglio, Kleger e Fehlmann hanno avviato una Pioneer Fellowship . Hanno un anno per dimostrare se la tecnologia può essere implementata commercialmente.

“Vogliamo scoprire se il processo può resistere alla prova pratica”, afferma Kleger. È anche importante per il suo socio in affari che i risultati di laboratorio non raccolgano polvere in un cassetto. “Per me è importante avere sempre in mente un’applicazione in modo da rimanere motivata”, afferma.

Utilizzare nella mascella e nello spazio
I due ricercatori hanno già diverse idee concrete per la commercializzazione: un’applicazione potrebbe essere quella degli impianti mascellari. “Se perdi un dente, l’osso mascellare sottostante si deteriora molto rapidamente”, spiega Kleger. Prima di poter inserire un impianto dentale, è necessario ricostruire l’osso. Per questo, i chirurghi stanno attualmente utilizzando materiale osseo dall’anca, che richiede una seconda procedura chirurgica. Un’alternativa potrebbe essere costituita da impianti ossei su misura realizzati con leghe di magnesio, in cui le cellule che formano l’osso possono migrare e che si rompono nuovamente nel tempo. Con il loro processo, Kleger e Fehlmann potevano produrre proprio tali impianti.

L’idea di produrre mezzi di trasporto tridimensionali per colture cellulari va in una direzione simile. Le cellule si comportano in modo diverso nello spazio rispetto a un piano rappresentato da una piastra Petri standard da laboratorio. A questo proposito, i ricercatori hanno contattato scienziati che lavorano con tali colture cellulari in laboratorio. Rimane aperta la questione se preferirebbero produrre essi stessi tali supporti portanti e utilizzare i processi di Kleger e Fehlmann per questo, o se comprerebbero i supporti portanti finiti.

I due giovani imprenditori vedono un’altra possibile applicazione nei viaggi spaziali. “Nelle missioni spaziali, il peso è denaro”, sottolinea Kleger. Ogni grammo conta, motivo per cui i componenti in metallo leggero realizzati con il loro processo sono adatti per l’uso su astronavi o razzi.


Fatto su misura anziché prodotto in serie
Tuttavia, una cosa è già chiara ai due Pioneer Fellow: che i loro prodotti non saranno prodotti in serie economici, ma prodotti su misura relativamente costosi. Perché il processo produttivo è piuttosto lento e non permette di produrre grandissime quantità in poco tempo. “Non ci posizioneremo nel mercato di massa”, afferma Fehlmann.

Non hanno ancora determinato il modello di business finale. “Attualmente stiamo analizzando il mercato per scoprire chi sono i nostri potenziali clienti e di cosa hanno veramente bisogno”, spiega Kleger. Hanno già avuto innumerevoli discussioni su questo, con dentisti, biologi cellulari, ma anche con aziende che producono attrezzature a pressione.
 
Ripida curva di apprendimento nel mondo degli affari
“Alcune delle cose che stiamo facendo ora sono molto diverse da quelle che ho fatto durante la mia tesi di dottorato. La curva di apprendimento è corrispondentemente ripida”, sorride Kleger.

“Riceviamo molti nuovi input, dobbiamo affrontare le cose in modo diverso rispetto alla ricerca. Questo è arricchente ed eccitante”, aggiunge Fehlmann.

Le due donne hanno anche ricevuto un aiuto iniziale dal professore dell’ETH André Studart, nel cui gruppo per materiali complessi hanno svolto le loro ricerche. Il prossimo anno fornirà loro, tra le altre cose, uno spazio di laboratorio e attrezzature per la stampa. “Siamo lieti di poter continuare a lavorare qui per un po’”, afferma Kleger.

Possono anche beneficiare delle esperienze di altri fondatori di start-up del gruppo Studart. “Manteniamo un vivace scambio con tutte e quattro le società che sono emerse dal gruppo finora”, afferma.

Hanno anche ideato un nome per la loro start-up: “Sallea”, una forma abbreviata di lisciviazione del sale. Il processo che vogliono portare alla maturità del mercato ha dato il nome alla giovane azienda. Ad un certo punto faranno domanda per l’etichetta spin-off ETH. Ma prima c’è ancora molto lavoro di sviluppo da fare, e poi i due Pioneer Fellow vedranno se il loro lavoro di ricerca di successo si trasformerà anche in un’azienda redditizia.
 

Componenti leggeri realizzati con diversi materiali che sono stati creati utilizzando strutture di sale stampate in 3D (cubi bianchi).  (Immagine: Kilian Kessler)

Di Fantasy

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