I ricercatori stanno mescolando il macro e il micro nel loro ultimo studio, progettato per espandere i limiti della stampa 3D con il vetro. In ” Stampa laser tridimensionale di oggetti in vetro macroscopico con una risoluzione su micro scala “, gli autori spiegano come hanno creato oggetti 3D macro-scala in vetro con una risoluzione su micro scala, sperando in un successo che finora non è mai stato raggiunto due decenni di ricerche e sforzi nell’incisione chimica a laser a femtosecondi (FLICE).
I ricercatori sono stati in grado di stampare in 3D oggetti in scala macro su vetro ad altezze fino a ~ 3,8 cm con una risoluzione spaziale ben bilanciata (cioè laterale vs longitudinale) di ~ 20 μm:
“Il notevole risultato è ottenuto rivelando un regime inesplorato nell’interazione di impulsi laser ultraveloci con silice fusa che risulta in una focalizzazione senza aberrazione degli impulsi laser profondamente all’interno della silice fusa”, affermano i ricercatori.
Iniziarono a “focalizzare liberamente” gli impulsi laser nella silice, incidendo più linee organizzate in due diverse griglie per entrambe le direzioni X e Y.
Il gruppo di ricerca ha notato che la loro sezione trasversale delle linee mostrava una forma quasi completamente circolare. Le linee erano insensibili a tutte le seguenti: velocità di scansione, profondità della posizione focale, direzione di scrittura del laser.
“La differenza è che con una velocità di scansione crescente, il colore nella sezione trasversale catturato al microscopio in una modalità riflettente diventa più chiaro, indicando che verrà generata una modifica più debole della silice fusa con la diminuzione della dose di irradiazione alla scansione crescente velocità “, hanno spiegato gli autori.
Dopo aver eliminato i nanogratings nella silice fusa, hanno potuto stampare in 3D preoccupandosi di polarizzare il raggio laser della scrittura “in tempo reale”. Gli autori affermano che ciò ha permesso loro di indirizzare semplicemente lo sterzo nel sistema di stampa, rendendo l’intero processo più semplice e “più robusto”.
Nelle immagini sottostanti, è possibile ottenere una migliore comprensione dei successi nel loro lavoro in quanto gli autori hanno creato la testa di Einstein con tutte le sue “belle caratteristiche” visibili, anche le palpebre.
“Dimostra che l’intera scultura è stampata con una risoluzione di fabbricazione decente dall’alto verso il basso”, hanno affermato gli autori.
Anche la statua di Confucio è estremamente dettagliata, con un aspetto straordinariamente liscio, anche se questo potrebbe essere ulteriormente migliorato con post ricottura o lucidatura laser.
La turbina ad aria include parti mobili che sono state stampate nel vetro, eliminando qualsiasi necessità di assemblaggio, e illustrate di seguito.
“Un ulteriore miglioramento dell’efficienza della stampa sarà fatto nel prossimo futuro combinando uno scanner galvo 2D con il motion stage 2D. Questo design consentirà sia un’elevata velocità di stampa che un’ampia area di stampa. La nuova tecnica di stampa del vetro 3D è basata su due caratteristiche non convenzionali nell’interazione di impulsi laser a picosecondi senza focalizzazione con silice fusa, ovvero la messa a fuoco senza aberrazione indipendente dalla profondità e l’eliminazione della nanograna autoorganizzata “, hanno concluso i ricercatori .
“I meccanismi fisici alla base di questi effetti interessanti non sono stati ancora chiariti. Sottolineiamo che l’interazione di impulsi laser ultraveloci con mezzi trasparenti in condizioni di messa a fuoco libera è un’area di ricerca in gran parte inesplorata, che ispirerà un interesse significativo per ulteriori indagini. Ci si aspetta che la stampa 3D ad alta risoluzione di oggetti in scala macro in vetro abbia implicazioni nei campi della fotonica, della microfluidica e della meccanica di alta precisione. “
Il bello della stampa 3D e tutte le tecniche di accompagnamento che richiedono scelte infinite in hardware, software e materiali è che c’è sempre qualcosa di nuovo da provare e c’è sempre molto di cui parlare, che tu sia un ricercatore, uno studente, un designer, ingegnere o uno dei tanti altri tipi di utenti entusiasti della progettazione e della stampa 3D. La lavorazione del vetro sta riscuotendo un crescente interesse, dalla sperimentazione con le opere d’arte , al vetro metallico , al vetro dei carboidrati . Questi sono solo alcuni esempi, con oggetti in scala macro che portano tali studi a un nuovo livello di complessità.
