DEFINIRE UN NUOVO PARADIGMA: I RICERCATORI DI HARVARD INVENTANO LA STAMPA 3D MULTINOZZLE MULTIMATERIALE
I ricercatori dell’Università di Harvard hanno sviluppato un nuovo metodo di stampa 3D. Definita stampa 3D multinozzle multimateriale, o MM3D, il metodo cerca di aiutare a definire il paradigma emergente di voxel mediante la fabbricazione di voxel.
In questo paradigma, le parti stampate in 3D sono composte da piccoli blocchi di costruzione. Ognuno di questi blocchi ha una composizione del materiale diversa e sono disposti in modo preciso per ottimizzare le prestazioni delle parti, ovvero materiali più morbidi per flessibilità, materiali più duri per resistenza alla pressione. Un tipo di “vera” stampa 3D, il metodo viene esplorato al fine di produrre oggetti funzionali all’interno di un singolo processo, piuttosto che fare affidamento sull’assemblaggio di parti diverse.
“Questo metodo consente la rapida progettazione e fabbricazione di materia voxelated, che è un paradigma emergente nel nostro campo”, descrive l’ autore corrispondente, il professor Jennifer A. Lewis . Indicando l’impatto di MM3D, il professor Lewis aggiunge:
“UTILIZZANDO LA NOSTRA VASTA GAMMA DI INCHIOSTRI FUNZIONALI, STRUTTURALI E BIOLOGICI, MATERIALI DIVERSI POSSONO ORA ESSERE PERFETTAMENTE INTEGRATI IN OGGETTI STAMPATI IN 3D SU RICHIESTA”.
Il concetto chiave di MM3D è una testina di stampa contenente più canali per la consegna di fino a otto materiali diversi attraverso un singolo ugello. Ognuno di questi ugelli può passare da un materiale all’altro fino a 50 volte al secondo. Per evitare qualsiasi miscelazione indesiderata di materiali, i canali contengono giunzioni a forma di Y che impediscono il riflusso del materiale, preservando la qualità e i dettagli dell’oggetto stampato.
Commutando materiali all’interno della stessa testina di stampa e aggiungendo ulteriori ugelli per depositare i voxel contemporaneamente, MM3D riduce drasticamente i tempi di stampa. Mark Skylar-Scott, co-primo autore di un documento che illustra nel dettaglio il metodo, spiega: “Quando si stampa un oggetto utilizzando una stampante 3D basata su estrusione convenzionale, il tempo necessario per stamparlo si ridimensiona cubicamente con la lunghezza dell’oggetto, perché l’ugello di stampa deve muoversi in tre dimensioni anziché in una sola.
“LA COMBINAZIONE DI MATRICI MULTINOZZLE DI MM3D CON LA POSSIBILITÀ DI ALTERNARE TRA PIÙ INCHIOSTRI ELIMINA RAPIDAMENTE IL TEMPO PERSO NEL CAMBIO DELLE TESTINE DI STAMPA E AIUTA A RIDURRE LA LEGGE DI RIDIMENSIONAMENTO DA CUBI A LINEARI, IN MODO DA POTER STAMPARE OGGETTI 3D MULTIMATERIALI E PERIODICI MOLTO PIÙ RAPIDAMENTE.”
A dimostrazione della tecnologia, il team, che lavora all’interno del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering e della John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) , ha stampato in 3D un robot in movimento. Progettato con un’architettura simile all’origami e canali interni, è possibile far camminare il robot comprimendo i canali con il vuoto. Muovendosi di quasi mezzo pollice al secondo, questo robot era in grado di trasportare oggetti fino a quasi otto volte il suo stesso peso.
Voxel by voxel La stampa 3D è un metodo che viene esplorato commercialmente attraverso la tecnologia PolyJet di Stratasys come parte del software GrabCAD Voxel . Nel 2018, Neri Oxman e colleghi del Mediated Matter Group del MIT hanno depositato un brevetto relativo a un processo di preparazione dei file per voxel mediante fabbricazione di voxel .
Combinando le loro competenze condivise, il gruppo di materia mediata del MIT e un team del Wyss Institute hanno recentemente applicato un approccio di stampa 3D pixel per pixel per trasformare i dati di scansione MRI e CT in un modello medico dettagliato .
Con la tecnica MM3D, il team di Harvard sta sperimentando nuovi materiali, ugelli più piccoli e array di ugelli più grandi per espandere le capacità del metodo. Un’area particolare che merita ulteriori esplorazioni è l’uso di materiali reattivi. Il co-primo autore Jochen Mueller commenta: “Poiché la stampa MM3D può produrre oggetti così rapidamente, si possono usare materiali reattivi le cui proprietà cambiano nel tempo, come epossidici, siliconi, poliuretani o bio-inchiostri”.
L’articolo che dettaglia MM3D è intitolato ” Materia molle ossigenata tramite stampa multinozzle multimateriale ” ed è pubblicato su Nature . È co-autore di Mark A. Skylar-Scott, Jochen Mueller, Claas W. Visser e Jennifer A. Lewis.