L’Istituto di Fisica dei Materiali della Czech Academy of Sciences (IPM CAS) ha acquisito la stampante 3D Lithoz CeraFab Multi 2M30 per potenziare le proprie attività di ricerca nell’ambito dell’ingegneria meccanica di sistemi biologici e bioispirati. Installata presso la sede di Brno, questa macchina contribuisce al progetto MEBioSys, orientato allo sviluppo di impianti ossei dotati di sensori integrati.
Contesto e obiettivi del progetto MEBioSys
Il progetto Mechanical Engineering of Biological and Bioinspired Systems (MEBioSys), finanziato dall’Unione Europea e dal Ministero dell’Istruzione, della Gioventù e dello Sport della Repubblica Ceca (MEYS), coinvolge cinque istituzioni: l’IPM CAS, il Brno University of Technology, l’University of Chemistry and Technology di Praga, la University of West Bohemia in Pilsen (NTC) e la Czech Technical University di Praga. Avviato il 1° settembre 2023 e previsto fino al 30 giugno 2028, MEBioSys mira a realizzare strutture gerarchiche con capacità sensoriali per applicazioni biomediche e industriali.
Caratteristiche della stampante Lithoz CeraFab Multi 2M30
La Lithoz CeraFab Multi 2M30 impiega la tecnologia LCM (Lithography-based Ceramics Manufacturing) e dispone di due vasche contenenti materiali diversi, consentendo la stampa di:
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Ceramica con ceramica
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Ceramica con metallo
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Ceramica con polimero
I parametri principali comprendono risoluzione laterale di 35 µm, spessore del layer variabile tra 10 e 100 µm e volume di costruzione pari a 76 × 43 × 170 mm. Il sistema aperto facilitato da software come CeraTune permette di sperimentare nuove miscele e applicazioni multifunzionali sfruttando profili di gradazione personalizzabili.
Applicazioni nel campo medico
All’interno di MEBioSys, gli scienziati dell’IPM CAS esplorano impianti ossei dotati di strati conduttivi e sensori piezoelettrici integrati nella bioceramica. Grazie alla capacità di generare geometrie tridimensionali complesse, queste strutture permettono di monitorare in tempo reale le prestazioni dell’impianto, senza necessità di interventi aggiuntivi invasivi. L’integrazione di elementi sensoriali nei dispositivi ceramici apre la strada a dispositivi medici intelligenti, in grado di raccogliere dati sulle sollecitazioni meccaniche e sul processo di guarigione del tessuto osseo.
Prospettive nel settore aerospaziale
Oltre agli impianti ortopedici, l’Istituto di Fisica dei Materiali impiega la stessa stampante per studiare ali adattive in grado di ottimizzare il comportamento vibrazionale di aeromobili. Applicando correnti elettriche a materiali piezoelettrici inseriti in strutture ceramiche, è possibile modificare la frequenza di risonanza delle superfici alari, migliorando efficienza e sicurezza del volo.
Ruolo di Lithoz e dell’IPM CAS
Lithoz, azienda leader nelle tecnologie di stampa 3D ceramica, ha scelto l’IPM CAS come primo istituto ceco a ospitare la CeraFab Multi 2M30, riconoscendone il prestigio nella ricerca sui materiali avanzati. L’adozione di una soluzione a due materiali in un singolo strato rappresenta un passo avanti rispetto alle attuali possibilità di produzione additiva, grazie a un sistema modulare che non impone vincoli sul tipo di materiale e consente rapidi sviluppi sperimentali.
L’installazione della Lithoz CeraFab Multi 2M30 presso l’IPM CAS s’inserisce in una strategia di lungo periodo volta a integrare competenze di bioingegneria e ingegneria meccatronica. Le applicazioni in campo ortopedico e aerospaziale testimoniano la versatilità di questa tecnologia, capace di coniugare materiali diversi in un unico processo produttivo e di aprire nuovi scenari per dispositivi intelligenti.
