La tecnologia di stampa 3D ultraprecisa è un fattore chiave per la produzione di dispositivi biomedici e fotonici di precisione. Tuttavia, la tecnologia di stampa esistente è limitata dalla sua bassa efficienza e dai costi elevati.
Il professor Shih-Chi Chen e il suo team del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e dell’Automazione, Università Cinese di Hong Kong (CUHK), hanno sviluppato una tecnologia di stampa 3d rapida. Il segreto è un processo chiamato alitografia a due fotoni a proiezione al femtosecondi (FP-TPL) .
Controllando lo spettro laser tramite la messa a fuoco temporale, il processo di stampa 3D viene eseguito in modo parallelo strato per strato anziché con la scrittura punto per punto.
Questa nuova tecnica aumenta sostanzialmente la velocità di stampa di 1.000-10.000 volte riducendo al contempo i costi del 98%. Il risultato è stato recentemente pubblicato su Science, confermando la svolta tecnologica che porta la stampa 3D su nanoscala in una nuova era.
La convenzionale tecnologia di stampa 3D su scala nanometrica, ovvero la polimerizzazione a due fotoni (TPP), opera in modo scansione punto per punto. Pertanto, anche un oggetto delle dimensioni di un centimetro può richiedere alcuni giorni o settimane (velocità di costruzione ~ 0,1 mm3 / ora).
Il processo richiede tempo e denaro, il che impedisce applicazioni pratiche e industriali.
Per aumentare la velocità, la risoluzione del prodotto finito viene spesso sacrificata. Il professor Chen e il suo team hanno superato il difficile problema sfruttando il concetto di messa a fuoco temporale in cui un “foglio di luce” a femtosecondi programmabile si forma su tutto il piano. È come se si proiettassero simultaneamente milioni di focolai laser sul piano. In altre parole, la tecnologia FP-TPL può fabbricare un intero strato entro il tempo in cui il sistema di scansione dei punti produce un singolo punto.
Veloce come un lampo, anzi: come milioni di lampi
La tecnologia FP-TPL ha superato i limiti delle vecchie tecniche di stampa 3D grazie alla sua elevata velocità. Le parti parzialmente polimerizzate vengono rapidamente unite prima che possano spostarsi nella resina liquida, il che consente la fabbricazione di strutture complesse e sporgenti su larga scala.
Il professor Chen ha affermato che la tecnologia FP-TPL può essere utile a molti settori. Ad esempio nanotecnologia, materiali funzionali avanzati, micro-robotica, dispositivi medici e di somministrazione di farmaci.
Grazie alla sua considerevolmente aumentata velocità e ai costi ridotti, la tecnologia FP-TPL ha il potenziale per essere commercializzata e ampiamente adottata in futuro. Specie se si riusciranno a fabbricare dispositivi di dimensioni medio-grandi.
