Stampare in 3D senza sprechi: il MIT introduce supporti solubili

Secondo quanto riportato dal MIT, un team di ingegneri ha sviluppato una nuova tecnica di stampa 3D che potrebbe rivoluzionare la produzione di strutture complesse, rendendola più efficiente e con minori sprechi. Tradizionalmente, la fotopolimerizzazione vat viene utilizzata per stampare in 3D oggetti dettagliati come apparecchi acustici e impianti dentali. Per garantire la stabilità durante la stampa, vengono create strutture di supporto con la stessa resina. Questi supporti vengono poi rimossi manualmente e scartati, generando una quantità significativa di rifiuti.

Il team del MIT ha introdotto una resina in grado di formare due tipi diversi di materiale solido, a seconda della luce a cui è esposta. La luce ultravioletta (UV) la polimerizza rendendola un materiale resistente e durevole, mentre la luce visibile genera un materiale di supporto che può essere facilmente dissolto in solventi comuni—persino in oli corpo delicati o nel liquido di base della stessa resina. Questo significa che, una volta completata la stampa, i supporti possono essere “lavati via”, e il materiale disciolto può essere riciclato per usi futuri.

“Ora è possibile stampare—in un’unica sessione—strutture multiparte funzionali con parti mobili o interconnesse, e rimuovere semplicemente i supporti con un lavaggio”, ha spiegato Nicholas Diaco, dottorando al MIT. “Invece di gettare via il materiale, è possibile riciclarlo direttamente in loco, generando molti meno rifiuti. Questo è l’obiettivo finale.”

Durante gli esperimenti, il team ha utilizzato contemporaneamente schemi di luce UV e luce visibile per realizzare in un’unica fase le parti rigide e i supporti temporanei. Dopo la stampa, è bastata un’immersione rapida in soluzione per rimuovere i supporti, senza necessità di intervento manuale.

Fonte: MIT.

Inizialmente, i ricercatori hanno incontrato una difficoltà: nei test condotti su stampanti di dimensioni maggiori, la luce UV non era abbastanza potente per polimerizzare completamente le parti resistenti. La soluzione è stata aggiungere un monomero “ponte” alla miscela di resina, che ha permesso di legare meglio la struttura, rendendola più solida e durevole.

Con questa resina perfezionata, i ricercatori hanno stampato progetti complessi—tra cui treni di ingranaggi, reticoli e perfino un dinosauro racchiuso in una struttura di supporto a forma di uovo, che si è dissolta completamente nella soluzione. “Questo dimostra che possiamo stampare assiemi multiparte con numerose parti mobili, oltre a prodotti personalizzati e dettagliati… in modo rapido e sostenibile”, ha aggiunto Diaco.

“Continueremo a studiare i limiti di questo processo e vogliamo sviluppare ulteriori resine con comportamento selettivo in base alla lunghezza d’onda, oltre a proprietà meccaniche adatte a prodotti durevoli”, ha dichiarato John Hart, professore di Ingegneria Meccanica al MIT. “Insieme all’automazione nella gestione dei pezzi e al riutilizzo in ciclo chiuso della resina disciolta, questa rappresenta una strada promettente verso una stampa 3D di polimeri efficiente dal punto di vista delle risorse e conveniente su scala industriale.”

Lo studio, pubblicato sulla rivista Advanced Materials Technologies, è stato guidato da Nicholas Diaco, insieme a Carl Thrasher, Max Hughes, Kevin Zhou, Michael Durso, Saechow Yap, il professor Robert Macfarlane e il professor John Hart. Il progetto è stato finanziato da InnoHK, dalla National Science Foundation (NSF) e dagli uffici di ricerca dell’esercito e della marina statunitensi.