La microstampa 3D, nota anche come stampa su microscala, è una tecnica di microfabbricazione che consente di progettare dimensioni molto piccole, su scala micrometrica e inferiore. Particolarmente diffusa nel settore dell’elettronica, è in costante crescita, con un numero sempre maggiore di soluzioni disponibili sul mercato. Le stampanti per microstampa 3D sono quindi in grado di depositare strati di materiale per formare un pezzo minuscolo e altamente dettagliato. Oltre al settore dell’elettronica, dove vengono utilizzate per miniaturizzare i dispositivi, queste macchine sono sempre più utilizzate nei settori della medicina e dell’ottica. Oggi diamo uno sguardo alle soluzioni di microstampa 3D presenti sul mercato a base di resina, polveri o vetro.
Con una risoluzione molto elevata, la serie 2μm di Boston Micro Fabrication è compatibile con numerosi materiali di stampa 3D. La stampante 3D è particolarmente indicata per lo sviluppo di prototipi fedeli al CAD e con la massima somiglianza al prodotto finale. Il nome della stampante deriva dalla sua piattaforma di movimento che offre una risoluzione fino a 2μm. Inoltre, il metodo step-and-repeat consente di stampare su un’ampia superficie. Altre caratteristiche della stampante sono il monitoraggio dell’immagine in tempo reale, la compensazione dell’esposizione e l’autofocus. È possibile scegliere tra la microArch® S130 e la microArch® S230. La differenza tra le due è, innanzitutto, il volume di stampa. Uno è più grande, con dimensioni di 50 x 50 x 50 mm, mentre per la microArch® S130 misura 50 x 50 x 10 mm. La microArch® S230 può stampare con ceramiche oltre che con resine fotosensibili.
Crediti foto: Boston Micro Fabrication
La stampante 3D Fabrica 2.0 è una soluzione di microstampa 3D sviluppata da Nanofabrica, azienda che nel 2021 è stata acquisita da Nano Dimension e rinominata Fabrica Group. Questa soluzione utilizza la tecnologia Micro DLP AM e, secondo Nano Dimension, raggiunge velocità più elevate rispetto ad altri processi di microfabbricazione, con velocità di stampa da 5 a 100 volte superiori. È ideale per produzioni ad alta produttività e a basso volume, come quelle degli utensili, e offre una risoluzione di 1,9 µm con uno spessore di strato di 1-5 µm. Le dimensioni della stampa non sono grandi (50 mm x 50 mm x 100 mm), ma l’azienda ne sottolinea la precisione, definendola “produzione additiva micron per micron”.
Pezzo stampato con Fabrica 2.0 (crediti fotografici: Nano Dimension).
UpNano è un’azienda austriaca specializzata in sistemi di stampa 3D ad alta risoluzione. La microstampante NanoOne si basa sulla litografia multifotone e combina la precisione della polimerizzazione a due fotoni con una produttività inferiore a 450 mm³ all’ora. Il sistema è quindi adatto non solo alla ricerca scientifica, ma anche alla produzione in lotti e piccole serie di micropezzi per uso industriale. L’obiettivo principale di NanoOne è il bioprinting ad alta risoluzione, ovvero la stampa 3D con cellule viventi e quindi la combinazione di materiale polimerico e ricerca cellulare, grazie alla velocità e alla tecnologia del sistema.
Crediti foto: UpNano
MicroFAB-3D è piattaforma aperta di microfabbricazione 3D per applicazioni di ricerca. Si tratta di un sistema di stampa 3D ad alta risoluzione, basato sulla tecnologia di scrittura laser diretta con polimerizzazione a due fotoni. Secondo MicroLight3D, questa tecnologia permette di eliminare il tradizionale approccio “strato per strato”, di stampare geometrie più complesse, senza bisogno di materiali di supporto o di post-elaborazione. La dimensione di stampa è adattabile attraverso il software fornito dall’azienda e può arrivare fino a 0,2 micron di larghezza. Per i materiali di stampa, Microlight3D fornisce una gamma di 10 resine fotosensibili proprietarie ottimizzate per la tecnologia di polimerizzazione a due fotoni. La tecnologia è però compatibile con un’ampia gamma di resine disponibili in commercio e con materiali biocompatibili e certificati, come idrogel o proteine, per realizzare dispositivi micro-medicali. MicroFAB-3D è pensata, infatti, per una varietà di settori quali la microfluidica, la micro-ottica, la coltura cellulare, la micro-robotica o i meta-materiali.
Stent alti 2 mm stampati in un materiale biocompatibile con la funzione Advanced di MicroFAB-3D. (Crediti foto: MicroLight3D).
La Quantum X Shape di Nanoscribe utilizza l’innovativa tecnologia della litografia a due fotoni in scala di grigi (2GL®). Grazie alla capacità di regolazione dei voxel di questa tecnologia, è possibile stampare superfici molto precise, fino a microstrutture, per dispositivi biomedici, micro-ottica, sistemi micro-elettromeccanici (MEMS) o prototipi. La nanoConnectX, una configurazione multiutente, permette di seguire il processo anche a distanza. Inoltre, va detto che la soluzione Quantum X Shape può stampare sia su scala micro che macro. il suo volume di stampa arriva fino a 50 x 50 x 12 mm³.
Crediti foto: Nanoscribe
Come filiale di Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH, Multiphoton Optics GmbH ha presentato la sua stampante per microstampa 3D destinata all’industria nel 2022. Denominata MPO 100, il suo hardware ha una dimensione di 1300 x 110 x 1950 mm e un peso totale di 1000 chilogrammi; per quanto riguarda l’area di stampa, le sue dimensioni sono 100 x 100 x 100 mm. Il produttore sottolinea che si tratta di un volume di stampa elevato per la microstampa 3D, che consente agli utenti di produrre microstrutture complesse. La MPO 100 è uno strumento multiutente che si avvale della polimerizzazione a due fotoni (TPP), una tecnologia di scrittura laser diretta in cui l’interazione tra luce e materia avviene esclusivamente nello spazio del punto laser diretto. Infine, è importante sapere che la MPO 100 trova applicazione soprattutto in ottica, fotonica, meccanica e ingegneria biomedica.
Sviluppata dal produttore austriaco Incus, la macchina Hammer Lab35 viene utilizzata per progettare micropezzi metallici, principalmente per i settori medico, elettronico e della gioielleria. Si basa sul processo “Lithography-based Metal Manufacturing” che sfrutta il principio della fotopolimerizzazione e delle polveri metalliche disperse in una resina fotosensibile. Una volta completata la stampa, le parti verdi vengono rimosse dal blocco di stampa in soli 15 minuti, secondo Incus. Seguono le fasi di post-processing: pulizia, deceraggio e sinterizzazione per ottenere tutte le proprietà del metallo. Per quanto riguarda i materiali, Hammer Lab35 è compatibile con acciaio inox, rame, titanio e tutti i metalli compatibili con MIM.
L’azienda svizzera Exaddon si dedica allo sviluppo di soluzioni di microstampa 3D ad alta precisione per un’ampia gamma di applicazioni. Si distingue per l’innovativo sistema di microfabbricazione additiva in metallo CERES, progettato per utenti, scienziati e aziende. CERES è in grado di creare parti metalliche complesse su scala micrometrica, in dimensioni che vanno da 1 µm a 1000 µm, a temperatura ambiente e senza richiedere fasi di post-elaborazione. Il sistema è gestito con il software CAPA, sviluppato da Exaddon, dotato di un’interfaccia intuitiva che consente di collegare tutte le parti. Oltre a poter stampare metalli puri (rame, oro, nichel, argento), il sistema ha una risoluzione inferiore al micrometro, che lo rende ideale per i centri di ricerca che vogliono innovare in questo campo. Il video qui sotto è molto utile per saperne di più sul metodo di produzione.
La DMP60 è la seconda serie di macchine per microsinterizzazione laser dell’azienda produttrice tedesca 3D MicroPrint (fondata nel 2013 in collaborazione tra EOS e 3D-Micromac). Si tratta di una serie di macchine industriali che offrono un’elevata produttività se utilizzate con materiali non reattivi e reattivi. Il suo sistema di serraggio a punto zero offre un maggiore risparmio di tempo e una semplice post-elaborazione. Con una dimensione del punto laser inferiore a 30 micrometri, un piano di stampa di 60 mm e un’altezza massima di 30 mm, la stampante è ideale per i pezzi di piccole dimensioni, mentre lo spessore degli strati compreso tra 1 e 5 micrometri consente di ottenere un progetto finale dettagliato.
Crediti foto: 3D Microprint
Nanogrande è un’azienda canadese di stampa 3D che offre una stampa avanzata in microscala grazie alla tecnologia brevettata FluidBedTM. La MPL-1 è destinata ad applicazioni industriali che utilizzano polveri metalliche sottili, con una dimensione massima di stampa di soli 250 cm3. Ha una velocità di stampa di 1 minuto/strato e una dimensione ottimale delle particelle di 0,3-10 micron. La MPL-1 utilizza una polvere e prodotti chimici proprietari, tra cui acciaio inossidabile, rame e titanio. La stampante viene solitamente utilizzata per le nanoparticelle, ma può essere impiegata anche con particelle di dimensioni micron. Secondo il produttore, la stampante serve attualmente i settori con minime barriere all’ingresso, che richiedono la fabbricazione di metalli con dimensioni ridotte come l’orologeria, la gioielleria e l’elettronica in miniatura.
FemtoPrint è un’azienda insolita, non solo nel nostro elenco ma anche nel campo della stampa 3D in generale, perché utilizza il vetro come materiale. L’azienda svizzera si dedica alla produzione di microdispositivi stampati in 3D con vetro e altri materiali trasparenti e offre servizi, soluzioni e una propria piattaforma, chiamata FEMTOPRINT®. L’azienda sostiene che questa soluzione è una piattaforma di stampa 3D ideale per applicazioni accademiche e industriali. Il processo di stampa vede il raggio che, focalizzato all’interno del vetro, modifica l’indice di rifrazione (la capacità di un mezzo ottico di deviare la luce) e la densità del materiale. Sul suo sito web, l’azienda afferma che “a seconda dei parametri di esposizione, le guide d’onda possono essere formate per realizzare complessi componenti ottici integrati o strutture tridimensionali con un’ulteriore incisione chimica“. Per i pezzi finali, gli utenti possono aspettarsi una risoluzione inferiore al µm e l’azienda può anche combinare microdispositivi 3D con la deposizione di metalli e la funzionalizzazione della superficie per ottenere strutture 3D uniche.
Crediti fotografici: FemtoPrint
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