La stampante 3D che modella gli oggetti usando raggi di luce

Ultimo aggiornamento: 19.06.19

 

Forse avete visto Star Trek, nella versione originale o anche nei sequel, e avete idea di cosa sia il “replicatore”. Ebbene, un team di ricercatori che lavora presso l’Università di Berkeley ha inventato una stampante 3D alla quale ha dato proprio questo nome. Perché?

Perché questo oggetto è in grado di dare vita a degli oggetti sfruttando solo la luce. Certo, non funziona esattamente come il fantasioso oggetto della serie, ovvero non fa comparire dal nulla una tazza o un piatto, ma si serve di una resina fotosensibile per creare ciò che desiderate.

 

Come funziona?

Ciò che fa differire questo modello da altre stampanti 3D in circolazione è il processo di creazione: la maggior parte di quelle sul mercato danno vita a oggetti costruendoli strato per strato, motivo per il quale si ha un effetto scalino nella parte relativa ai bordi.

Inoltre, i materiali che utilizzano non consentono di creare oggetti flessibili, anzi, si rischia di romperli o piegarli durante la stampa, per cui spesso è necessario ricorrere a dei supporti, come quando, per esempio, si vogliono costruire degli archi.

Come ha evidenziato il giornale Science, che ha pubblicato la ricerca effettuata, il replicatore si serve di una tecnologia a radiazioni luminose in grado di proiettare immagini in due dimensioni dell’oggetto da realizzare verso una fiala che contiene un gel fotosensibile.

Si tratta essenzialmente di polimeri, ossigeno disciolto e molecole sensibili alla luce, che verranno bombardati da un raggio di fotoni (per usare una terminologia da fumetto) che li aiuterà a solidificarsi. L’ossigeno va a esaurirsi, consentendo alla resina di creare i polimeri e quindi di diventare dura. La parte che non si solidifica può poi essere utilizzata nuovamente riscaldandola in un ambiente ricco di ossigeno, evitando così qualsiasi tipo di spreco.

 

 

Ispirata alla tomografia computerizzata

Hayden Taylor, lo scienziato che ha curato la ricerca, ha affermato che il processo seguito da questa stampante 3D equivale a quello della tomografia computerizzata, ma al contrario. Quando si effettua una tac, infatti, la tecnologia a raggi X ruota attorno al paziente e acquisisce le proiezioni degli organi che poi trasformerà in immagini tridimensionali. Quello che accade con il replicatore è invece l’opposto: i fotoni costruiscono l’oggetto partendo dal modello creato al computer.

 

La prima stampa realmente in 3D

Siamo dunque davanti a quella che possiamo definire realmente una stampa tridimensionale, in quanto ottenuta attraverso la sovrapposizione di vari livelli a due dimensioni. Ci troviamo davanti a un processo che ha anche il pro di velocizzare i tempi di realizzazione: si accelera di circa 100 volte proprio perché il passaggio da seguire è solo uno. Il vantaggio è tutto a livello industriale: per produrre infatti migliaia di copie sarebbero necessarie molte stampanti 3D oppure metterci, per dire, una vita. Questo comporta un aumento delle spese a carico dell’azienda e, di conseguenza, un prezzo dell’oggetto molto alto e non alla portata di tutti.

Non solo, in quanto il prodotto finale ha anche altri aspetti positivi rispetto a quello ottenuto con la classica stampante 3D. Prima di tutto è possibile ottenere oggetti dalle pareti più spesse e, di conseguenza, molto più resistenti. Inoltre sono lisci, quindi hanno un corpo che non si disperde in tanti filamenti sovrapposti, più facili a rompersi.

 

La vera innovazione

Dobbiamo dire però che la stampa tridimensionale tramite la luce non è la vera novità: usando però una sola fonte luminosa la resina solidifica subito nelle zone esposte al raggio, con la conseguenza di attaccarsi alla finestra e quindi bloccando l’intero processo di stampa sin dall’inizio.

Il problema era dunque il materiale: per questo motivo gli scienziati hanno creato un tipo di resina differente, che è in grado di reagire e adattarsi alle diverse lunghezze d’onda della luce dalla quale viene colpita. In questo modo è possibile centrare alcuni punti, che si vogliono solidificare, e lasciarne altri liquidi, stampando più velocemente e in un solo blocco, puntando di volta in volta le zone ancora fluide e quindi modellando l’oggetto senza che la resina si attacchi alla finestra.

 

Un esempio di stampante 3D con la luce

Sul sito KickStarter, nel 2012, è stata lanciato un crowdfunding per la stampante B9Creator, che possiamo ritenere tra i primi modelli che hanno utilizzato la luce per modellare la resina. Tramite un proiettore collegato alla sua struttura, infatti, era in grado di agire sul materiale, colpendolo con un fascio di luce.

Si trattava però di un prodotto abbastanza lento, proprio perché si era agli esordi: riusciva infatti a dare vita a un centimetro all’ora, impiegando davvero molto tempo per la realizzazione completa di un oggetto.

La struttura in alluminio anodizzato e in acciaio inox era tra le più elaborate in circolazione: i produttori riuscirono a raccogliere molto più di quanto richiesto per la sua creazione, proprio perché stimolarono la curiosità degli amanti delle stampanti 3D.

 

 

La stampa 3D ultraveloce al carbonio

Joseph De Simone ha inventato una stampante 3D in grado di creare addirittura delle scarpe! Questo prodotto si chiama Carbon e consta in un braccio meccanico che si immerge in un liquido, tirando fuori e modellando la parte necessaria a realizzare l’oggetto finale.

Come fa? Emettendo luce ultravioletta sul fondo del materiale, fotosensibile, che riesce così a solidificarsi in breve tempo. Questo prodotto ha solleticato l’interesse di un colosso come Adidas, che ha instaurato una collaborazione che la renderà capace di produrre più di 5mila scarpe entro l’anno, anche se punta a crearne molte di più nei prossimi.

Attraverso questo processo sarà anche possibile, per l’utente, personalizzare il proprio paio di scarpe, decidendo come deve essere e quindi soddisfando tutte le esigenze di sorta. De Simone si è ispirato alla fantascienza per creare questo prodotto: è stato il robot T-1000 di Terminator 2 a dargli l’idea per perfezionare l’invenzione che, in fase di prototipo, non era così efficiente come nel progetto.

 

 

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