Il dottor Adrian Bowyer , inventore di RepRap, membro dell’Ordine dell’Impero britannico e primo destinatario del nostro eccezionale contributo alla stampa 3D ha proposto un nuovo metodo di stampa 3D ad alta velocità.
Dettagliato in un post sul blog su RepRap Ltd. , il suo metodo combina tre diverse idee per creare una macchina senza parti mobili, in grado di (potenzialmente) creare polimeri solidi o oggetti metallici in pochi secondi.
Condividendo pubblicamente la sua idea, il Dr. Bowyer ha creato l’arte nota per il metodo di stampa 3D elettrica. Come con RepRap, questo significa che il metodo è open source e, come tale, non può essere brevettato.
Parlando con il dottor Bowyer, apprendo di più sulle sfide legate alla realizzazione della stampa 3D elettrica e sulle sue intenzioni di sviluppo.
Le basi della stampa 3D elettrica
La stampa 3D elettrica è un metodo che combina tre diverse idee:
- La stampa volumetrica 3D di UC Berkeley sviluppata in collaborazione con Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)
- Una tecnica di scansione 3D elettrica della società di imaging biomedico open source Mindseye Biomedical e,
- Il metodo di elettropolimerizzazione per la costruzione di film polimerici
Un tipo di scansione CT inversa, nel metodo di UC Berkeley, gli oggetti .stls vengono convertiti in dati di trasformazione Radon e proiettati in un volume di resina reattiva alla luce. Ruotando rapidamente la resina, le sporgenze solidificano il materiale, stampando oggetti 3D in pochi secondi. In parole povere, il metodo del Dr. Bowyer cerca di fare lo stesso di questo, usando solo correnti elettriche invece di proiezioni.
Con il sistema di imaging Spectra di Mindseye Biomedical, il dottor Bowyer dimostra che è possibile creare dati 3D usando l’elettricità. Sviluppati come alternativa più economica e accessibile alla scansione CAT, anziché ai raggi X, gli spettri utilizzano i dati di conduttività delle correnti elettriche per costruire una mappa 3D di tessuti e altri oggetti.
Con l’elettropolimerizzazione, il metodo ha l’ultimo pezzo del puzzle, dimostrando la capacità di polimerizzare un polimero liquido in un solido usando l’elettricità.
Nella sua fase attuale, come concetto, il dottor Bowyer ha tracciato un diagramma di base di come sarebbe la stampante elettrica 3D. Un bagno cilindrico verrebbe realizzato per contenere una sottile serie di elettrodi in una griglia quadrata. In un contrario del sistema Spectra, le correnti elettriche, rappresentative dei dati 3D, verrebbero emesse attraverso un monomero liquido, solidificandolo nell’oggetto desiderato.
Quali sono i vantaggi della stampa 3D elettrica?
Poiché l’obiettivo della stampa 3D elettrica sarebbe quello di stampare volumetricamente il metodo entra in diretta concorrenza con metodi basati sulla luce, come quello di UC Berkley / LLNL, che stanno già lavorando su come rendere fattibile la tecnologia. Ci sono anche altri potenziali aspetti negativi, vale a dire che l’elettricità si muove in un modo molto più complicato attraverso un conduttore rispetto alla luce, il che significa che renderebbe il calcolo molto più impegnativo.
Tuttavia, i lati positivi, se la tecnica funziona e l’equazione della corrente di Poisson è risolta, sono che i modelli che è possibile realizzare utilizzando una matrice di elettrodi sarebbero molto più complessi di quelli ottenuti da una matrice di luce diritta. Il dottor Bowyer spiega: “Ciò significa che dovresti avere un controllo più sottile e versatile che con un sistema basato sulla luce”.
Mettere in pratica le idee
Ancora un’idea speculativa, la stampa 3D elettrica avrebbe ovviamente delle sfide, non da ultimo nell’identificare la corretta intensità elettrica per costruire oggetti, ma anche sulla composizione dei monomeri. Riguardo a quest’ultimo, il dottor Bowyer mi ha detto “Uno ha bisogno di un monomero conduttore, ovviamente, e, in effetti, penso che ottenere la giusta chimica sarebbe la sfida più grande”. Anche se, aggiunge, “potrebbe essere perché lo sono non un chimico … “Non è anche chiaro quali proprietà la polimerizzazione elettrica potrebbe avere su una parte finita,” Come un sacco di SLA convenzionali mi aspetterei che la post polimerizzazione sarebbe necessaria, almeno inizialmente “, spiega il Dr. Bowyer,” Sarebbe straordinariamente in bocca al lupo se il processo, fatto funzionare, ha prodotto una parte meccanicamente e chimicamente ottimale. “
“L’altro grosso problema che vedo riguarda la modellizzazione e il calcolo: man mano che il materiale si solidifica, mi aspetto che la sua conduttività elettrica cambi, e questo dovrebbe essere consentito nella programmazione delle correnti elettriche attraverso il bagno di reazione.”
Per ulteriori sviluppi, il Dr. Bowyer ha dichiarato che vorrebbe lavorare sul sistema da solo ed è aperto alla collaborazione con altri. Come prova del concetto sperimentale, il dottor Bowyer suggerisce di usare un monomero idrofilo in acqua, poiché è facile condurre condotte d’acqua ed è un solvente eccellente. “Ciò significa che il numero di diverse sostanze che potrebbero essere tentate di utilizzare nella reazione di polimerizzazione sarebbe elevato”, aggiunge il dott. Bowyer.
Inoltre, passando alla chimica inorganica, il dottor Bowyer propone di sostituire il bagno monomerico con un elettrolita come acetato di rame o solfato. In teoria, ciò consentirebbe di creare oggetti metallici usando lo stesso metodo ad alta velocità, sebbene, secondo il dott. Bowyer, potrebbe essere più impegnativo.
