Nuovo processo di stampa 3D basato sull’energia a microonde

Come si può stampare in 3D più velocemente, con un’ampia scelta di materiali, mantenendo una buona qualità dei pezzi? È quello che ha cercato di fare un gruppo di ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Hanno sviluppato un nuovo approccio che utilizza l’energia delle microonde per indurire il materiale. Questa tecnica di stampa 3D è stata battezzata Microwave Volumetric Additive Manufacturing (MVAM) e potrebbe essere compatibile con una gamma più ampia di materiali, in particolare le resine, sia opache che cariche. Consentirebbe inoltre di creare parti di grandi dimensioni, anche se per il momento il team ha testato solo la progettazione di strutture più piccole.

Gli sviluppi nella stampa 3D a resina stanno diventando sempre più importanti e abbiamo già trattato una serie di argomenti relativi alla produzione additiva volumetrica, che utilizza la luce proiettata per aumentare la velocità. I ricercatori dell’LLNL si sono resi conto che questa tecnica aveva alcune limitazioni, in particolare il fatto che non poteva utilizzare resine opache o caricate con fibre: dovevano essere trasparenti per far passare la luce. Il team ha quindi voluto eliminare questo vincolo e si è rivolto all’energia prodotta dalle microonde.

Questa energia è in grado di penetrare in profondità nella resina per indurirla, ampliando così la gamma di materiali compatibili. Saptarshi Mukherjee, specialista in elettromagnetismo applicato e uno dei ricercatori del LLNL, spiega: “Penso che questo rivoluzionerà il modo in cui si pensa alla manifattura additiva. Se pensiamo a molte applicazioni – aerospaziali, automobilistiche, nucleari – le loro geometrie sono semplici, ma sono di grandi dimensioni e richiedono una prototipazione rapida. Uno degli effetti principali [dell’MVAM] è che se riusciamo a mantenere uno stock di materiali circondato da un array di antenne a microonde, possiamo ora prevedere di creare grandi geometrie semplici o complesse su scala utilizzando le microonde”.

In concreto, il team ha sviluppato un sistema in grado di controllare i fasci di microonde, con l’obiettivo di ottimizzare la potenza e il tempo di polimerizzazione per fornire un migliore controllo termico. Sono stati condotti diversi test per dimostrare l’efficacia di questa tecnica. Con una potenza di 40 watt, i ricercatori sono riusciti a polimerizzare la resina in soli 2,5 minuti. Aumentando la potenza, sono riusciti a raggiungere una velocità di circa 6 secondi! Utilizzando un modello di calcolo delle onde, i ricercatori spiegano che possono vedere come l’energia si propaghi all’interno della resina e come questo influisca sulla fase di polimerizzazione. La ricercatrice Johanna Schwartz ha aggiunto: “Abbiamo l’opportunità unica di ampliare la definizione di ‘stampabile’, accedendo a prodotti chimici finora non possibili nei sistemi basati sulla luce”. Sarebbe quindi possibile lavorare resine opache e composite e ottenere parti con proprietà estese.

Per il momento, il processo di stampa 3D sviluppato dall’LLNL è ancora agli inizi e deve ancora superare una serie di barriere, in particolare il costo dell’energia a microonde. Saptarshi Mukherjee conclude: “I dispositivi a microonde ad alta potenza sono estremamente costosi: un sistema di amplificatori a microonde pulsati da un kilowatt può costare tra i 50.000 e i 100.000 dollari. Stiamo studiando come progettare o costruire noi stessi alcuni di questi circuiti o hardware per ridurre drasticamente i costi e dimostrare che il concetto generale funziona prima che grandi progetti o sponsor esterni siano pronti a investire nella tecnologia”. In attesa di ulteriori sviluppi, il comunicato stampa ufficiale è disponibile: QUI.

Cosa ne pensi di questa tecnologia di stampa 3D sviluppata dall’LLNL? Farà la differenza nel mercato attuale? Condividi la tua opinione sui nostri social Facebook e LinkedIn. Trovi tutti i nostri video sul nostro canale YouTube! Non dimenticare di iscriverti alla nostra Newsletter settimanale per ricevere tutte le notizie sulla stampa 3D direttamente nella casella di posta!

*Crediti per la foto di copertina: Blaise Douros/LLNL