Sintesi operativa
Un gruppo di ricercatori ha dimostrato che è possibile ottenere, nello stesso pezzo stampato in resina, zone morbide e rigide programmando la rigidità a livello di voxel tramite il controllo fine dell’esposizione luminosa in DLP (Digital Light Processing) e l’uso di una resina poliuretanica acrilata formulata ad hoc. Il risultato è un gradiente di modulo elastico fino a circa 5× senza cambiare materiale o vasca.
 

Contesto scientifico e attori coinvolti
Lo studio è ricondotto a un articolo pubblicato su Advanced Materials che descrive una strategia g-DLP (DLP a scala di grigi) integrata con ottimizzazione data-driven e una chimica di poliuretano acrilato (PUA) a legami dinamici. Tra gli autori compaiono Jisoo Nam, Boxin Chen e Miso Kim; il filone di ricerca è associato al gruppo della prof.ssa Miso Kim (KAIST – Korea Advanced Institute of Science & Technology).
 

Principio tecnico: un’unica resina, rigidità differenti
Il cuore del metodo è una resina personalizzata composta da componenti poliuretanici acrilati (ad es. una miscela PUSA per le caratteristiche elastiche e HUA per la rigidità). Variando la dose luminosa voxel-per-voxel (più o meno fotoni per pixel/grayscale), cambia la densità di reticolazione del polimero e quindi il modulo elastico locale: più luce → più rigido; meno luce → più flessibile.
 

Implementazione: perché DLP e non LCD
La prova di concetto usa una stampante DLP, perché questa tecnologia consente livelli di grigio continui e precisi sul piano di esposizione. La stessa finezza è più complessa con i sistemi LCD/MSLA, che hanno una gestione del grayscale meno accurata. In linea teorica, qualsiasi DLP potrebbe sfruttare il metodo con la resina adatta e uno slicer capace di pilotare l’esposizione a livello di voxel. Prestazioni dimostrate: fino a ~5× di variazione del modulo

I test riportati includono reticoli con estremità flessibili e nucleo rigido, smorzatori con zone cedevoli per assorbire vibrazioni e cartilagini artificiali con gradiente meccanico. La variazione programmabile della rigidità (circa cinque volte) è ottenuta senza post-processi speciali: tutto avviene durante la stampa.
 

Inquadramento nello stato dell’arte (g-DLP e materiali PUA)
La possibilità di modulare le proprietà con g-DLP è ampiamente discussa in letteratura, inclusi lavori su gradienti di modulo per ridistribuire gli sforzi e su inchiostri polimerici per gradienti continui con singola vasca. La novità qui è l’integrazione chimica e di processo che rende la modulazione meccanica più ampia e gestibile a livello voxel.
 

Materiali: perché i poliuretani acrilati (PUA/UA) sono candidati forti
I sistemi PUA/UA sono noti nella fotopolimerizzazione per combinare resistenza e elasticità con ampia progettabilità chimica (segmenti “hard/soft”, catene laterali, reticolanti). Studi precedenti hanno già mostrato resine poliuretaniche acrilate adatte al DLP con proprietà meccaniche modulabili.
 

Potenziali applicazioni

• Dispositivi bio-inspirati e soft robotics con zone flessibili e rinforzi locali per movimenti complessi e durevolezza.

• Componenti smorzanti e interfacce con gradiente per minimizzare concentrazioni di tensione.

• Strutture biomedicali (es. inserti o scaffold con zone a rigidezza differenziata), sempre nel rispetto delle normative sui materiali e delle validazioni cliniche.
   

Limiti e aspetti pratici

• Disponibilità materiale: la resina formulata in laboratorio non è (ancora) commerciale; richiede sintesi e caratterizzazione dedicate.

• Compatibilità hardware: serve DLP con gestione fine del grayscale e slicer/pipeline che traducano le zone funzionali in esposizioni voxel-per-voxel (idealmente workflow 3MF con metadati di esposizione).

• Trasferimento industriale: resta la validazione su lotti/forme reali e la stabilità delle proprietà nel tempo.
   

Prospettive
Il metodo apre alla multi-materialità “virtuale” in vasca unica: le aziende di stampanti DLP e i produttori di resine potrebbero integrare ricette chimiche e slicer intelligenti (anche con machine learning) per progettare zone funzionali a livello voxel, riducendo tempi, costi e complessità rispetto a sistemi multi-vasca.