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title: "Nuovi progressi nella direct-ink writing grazie alla ricerca basata sulla fisica"
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date: 2025-11-29
modified: 2025-11-29
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author: "Edward Wakefield"
description: "Secondo l’Università delle Hawaiʻi a Mānoa, un ricercatore di ingegneria meccanica ha contribuito a una revisione approfondite sulle principali sfide legate alla stampa con materiali dalla consistenza pastosa e di..."
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  - "Processi stampa 3D"
  - "Ricerca AM"
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  - "future"
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# Nuovi progressi nella direct-ink writing grazie alla ricerca basata sulla fisica

Secondo l’Università delle Hawaiʻi a Mānoa, un ricercatore di ingegneria meccanica ha contribuito a una revisione approfondite sulle principali sfide legate alla stampa con materiali dalla consistenza pastosa e di come comprendere la fisica alla base del processo possa migliorare l’affidabilità produttiva. L’articolo, pubblicato sull’Annual Review of Fluid Mechanics, riunisce decenni di ricerca per creare una roadmap per la stampa di tutto, dai tessuti artificiali agli edifici.

“Al momento, la stampa 3D si basa in gran parte sull’esperienza e su regole empiriche, modificando leggermente ricette e impostazioni finché non funziona tutto,” ha dichiarato Tyler R. Ray, professore associato al College of Engineering della UH Mānoa. “Vogliamo fornire agli ingegneri gli strumenti per affiancare all’esperienza previsioni basate sulla fisica.”

La tecnica analizzata, chiamata direct-ink writing (DIW), funziona come decorare una torta: la “glassatura” deve scorrere senza problemi attraverso l’ugello, per poi mantenere immediatamente la forma senza sciogliersi o collassare. Questo metodo comprende un’ampia varietà di “inchiostri” stampabili, che possono essere cellule viventi, calcestruzzo, ceramiche o miscele polimeriche, aprendo possibilità non raggiungibili con la stampa 3D tradizionale in plastica.

“I materiali pastosi utilizzati nel direct-ink writing sono fluidi complessi, materiali straordinari che mostrano sia comportamenti liquidi che solidi a seconda delle condizioni,” ha spiegato Alban Sauret, professore associato all’Università del Maryland e autore principale. “Sono studiati da decenni, ma la DIW introduce vincoli nuovi e impegnativi che richiedono una comprensione più approfondita del loro comportamento durante la stampa.”

[![Physics-based research from the University of Hawaiʻi at Mānoa reviews the challenges of printing with paste-like materials.](https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2025/11/manoa-engineering-direct-ink-writing-demo.jpg)](https://www.voxelmatters.com/it/nuovi-progressi-nella-direct-ink-writing-grazie-alla-ricerca-basata-sulla-fisica/manoa-engineering-direct-ink-writing-demo-2/)

Image credit: Kendall Lorenzo, Ray Research Group, UH Mānoa.

La revisione individua tre momenti cruciali in cui la fisica determina il successo o il fallimento. Primo: il materiale deve scorrere attraverso l’ugello senza ostruzioni, un problema comune quando l’inchiostro contiene particelle o fibre per aumentarne la resistenza.

“Abbiamo tutti sperimentato una penna che si blocca o una bottiglia di ketchup che non esce,” ha detto Brett G. Compton, professore associato all’Università del Tennessee. “Ora immaginate che il fluido sia pieno di particelle ceramiche, cellule o fibre, e che debba passare attraverso un ugello minuscolo senza bloccarsi o danneggiare le cellule.”

Secondo: quando il materiale esce dall’ugello, può spezzarsi, arrotolarsi o oscillare, rovinando la stampa. Terzo: una volta depositato, il materiale deve essere abbastanza solido da mantenere la forma, ma anche abbastanza fluido da legarsi agli strati precedenti.

Poiché la DIW richiede così tanto dai materiali e le formulazioni degli inchiostri sono estremamente varie, restano molte domande aperte, soprattutto sui materiali caricati con particelle, fondamentali per ottenere stampe più resistenti e funzionali.

“Siamo ancora in una fase di scoperta, in cui ogni risposta apre nuove domande e nuove direzioni da esplorare,” ha affermato Ray.

La revisione mette inoltre in evidenza innovazioni come materiali che si induriscono a comando con luce o calore e ugelli progettati per ridurre le ostruzioni.

“Le ricerche sulla DIW sono eccellenti, ma sono disperse tra discipline che raramente si incontrano — medicina, chimica, ingegneria civile,” ha osservato Sauret. “Con questa revisione vogliamo offrire un quadro coerente basato sulla meccanica dei fluidi che evidenzi le sfide comuni e stimoli nuove ricerche interdisciplinari, rendendo la tecnologia più affidabile e accessibile.”

La ricerca è stata sostenuta dalla National Science Foundation, dall’Air Force Office of Scientific Research, dai National Institutes of Health e da Honeywell Federal Manufacturing & Technologies, LLC.