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Per ridurre le dimensioni dei componenti microelettronici vengono costantemente sviluppati nuovi strumenti e tecniche, il cui motore principale sono i circuiti integrati.<\/p><\/div>\n
La tecnologia alla base della microstampa 3D<\/h3>\n
La tecnologia principale alla base della microstampa 3D \u00e8 nota come microstereolitografia. Si basa su un principio di produzione molto simile a quello della stereolitografia (SLA)<\/a>, ossia la prima tecnologia di stampa 3D a essere stata brevettata, ma incorpora una serie di miglioramenti che consentono di ottenere una risoluzione molto migliorata le cui dimensioni raggiungono i pochi micrometri. Si basa sulla fotopolimerizzazione di un materiale fotosensibile per mezzo di una luce ultravioletta.<\/p>\n Nel campo dell’elettronica, la tecnologia deve essere in grado di creare strutture sia conduttive che isolanti, una sfida dunque molto importante. Nano Dimension<\/a>, uno dei principali produttori di componenti elettronici stampati in 3D, ha sviluppato una tecnologia di stampa 3D a getto di materiale basata sull’uso di nano-inchiostri. Questa tecnologia si basa sulla fotopolimerizzazione: una testina di stampa deposita sul piatto di stampa nanoparticelle dielettriche, nanoparticelle conduttive e polimeri, che vengono poi polimerizzati strato dopo strato mediante luce UV. Optomec, un’altra azienda leader nel campo dell’elettronica stampata in 3D, ha invece sviluppato un processo a getto d’aerosol, che deposita uno stretto flusso di inchiostri elettronici di dimensioni pari a 10 \u00b5m.<\/p>\n Il seguente circuito stampato \u00e8 multistrato, il che significa che contiene diversi strati di tracce conduttive invece di uno solo. (Crediti fotografici: Nano Dimension)<\/p><\/div>\n Per i metalli, la microstereolitografia non \u00e8 la tecnologi\u00e0 pi\u00f9 adatta. La Micro Laser Sintering \u00e8 una tecnologia simile alla sinterizzazione laser (SLS)<\/a> che \u00e8 stata sviluppata per creare microstrutture metalliche stampate in 3D ed \u00e8 utilizzata da operatori come l’azienda tedesca 3D MicroPrint. Exaddon, invece, si serve di una tecnologia che potrebbe essere paragonata a quella della Direct Energy Deposition (DED)<\/a>:\u00a0un micro-ugello deposita un liquido di ioni metallici, che viene trasformato da un processo elettrolitico, ossia da una carica elettrica, in atomi solidi.<\/p>\n Produrre bobine dal diametro inferiore a 300 micrometri \u00e8 una sfida complessa. Le seguenti bobine di rame sono state stampate in 3D da Exaddon in collaborazione con la Harvard Medical School. (Crediti fotografici: Exaddon)<\/p><\/div>\n Per quanto riguarda la stampa 3D su scala nanometrica, la tecnologia si chiama Multiphoton Lithography (MPL), meglio conosciuta come polimerizzazione a due fotoni (2PP). Come suggerisce il nome, utilizza l’assorbimento a due fotoni di laser ad alta intensit\u00e0, come la luce NIR, conosciuta anche con il nome di la luce del vicino infrarosso. Questi laser ad alta intensit\u00e0 possono creare risoluzioni fino a 50 nm (0,05 \u00b5m). Poich\u00e9 queste parti sono cos\u00ec piccole, la loro creazione richiede pi\u00f9 tempo di quanto si possa pensare. Infatti, il processo prevede la polimerizzazione di aree molto piccole e questa fase se accelerata pu\u00f2 portare a una perdita di precisione. Per dare un’idea, l’occhio nudo pu\u00f2 vedere oggetti di 0,1 mm, ovvero circa 100 micrometri (\u00b5m). Di conseguenza, non sarebbe possibile vedere la maggior parte delle strutture che la polimerizzazione a due fotoni (2PP) \u00e8 in grado di creare.<\/p>\n I ricercatori di diverse universit\u00e0 del mondo stanno studiando le capacit\u00e0 della tecnologia 2PP. Recentemente, presso l’Universit\u00e0 cinese di Hong Kong (CUHK), in collaborazione con il Lawrence Livermore National Laboratory, i ricercatori hanno lavorato per migliorare questa tecnologia. Sourabh Saha, responsabile di questo progetto di ricerca, spiega: \u201cTradizionalmente, vegono fatti dei compromessi tra velocit\u00e0 e risoluzione. Se si vuole un processo pi\u00f9 veloce, si perde la risoluzione. Abbiamo eliminato questo compromesso tecnico, permettendoci di stampare mille volte pi\u00f9 velocemente ottenendo comunque dei dettagli pi\u00f9 piccoli\u201d<\/em>. In sostanza, i ricercatori stanno sostituendo l’uso del singolo laser ad alta intensit\u00e0 con un campo di luce per accelerare il processo di stampa.<\/p>\n Questo castello misura 230 \u00b5m x 250 \u00b5m x 360 \u00b5m ed \u00e8 stato stampato in 3D su una matita utilizzando la tecnologia 2PP (Crediti fotografici: TU Wien).<\/p><\/div>\n Nel campo dell’elettronica, la microstampa 3D pu\u00f2 migliorare le prestazioni e le funzionalit\u00e0 e aumentare la miniaturizzazione dei dispositivi. Per gli ingegneri, una delle sfide dell’innovazione in questo campo consiste spesso nella creazione di prototipi per testare la forma o l’incorporazione dell’elettronica al fine di verificare la progettazione di nuovi prodotti. La prototipazione interna, anzich\u00e9 l’esternalizzazione, consente ai produttori di beneficiare di tempi di consegna pi\u00f9 brevi, maggiore flessibilit\u00e0 di progettazione, personalizzazione e una catena di fornitura semplificata. La microstampa 3D pu\u00f2 essere utilizzata per creare nuovi progetti di dispositivi quali elettronica incorporata, elettromagneti, MIDS (Molded Interconnect Devices), antenne<\/a>, sensori e PCB (Printed Circuit Boards) multistrato.<\/p>\n Amit Dror, CEO di Nano Dimension, spiega che molti settori trarranno vantaggio da questa tecnologia, al di l\u00e0 delle applicazioni di prototipazione: \u201cOggi, la maggiore necessit\u00e0 di soluzioni AME (Additive Manufacturing Electronics) proviene dall’industria aerospaziale e della difesa, dove \u00e8 evidente l’esigenza di parti a basso volume e ad alto dosaggio. In futuro, possiamo aspettarci una produzione su scala industriale nei settori dell’automobile e dell’elettronica di consumo\u201d<\/em>.<\/p>\n Un circuito stampato in 3D da Nano Dimension.<\/p><\/div>\n \u00c8 probabile che l’elettronica stampata in 3D segua lo stesso percorso dei primi utilizzatori di questa tecnologia. Con il progredire della tecnologia e l’ingresso di nuovi attori sul mercato, la stampa 3D di componenti elettronici potrebbe in fine passare dall’essere un semplice strumento di prototipazione all’essere utilizzata per la produzione di massa. Per dare un’idea, Optomec spiega che la sua tecnologia Aerosol Jet \u00e8 in grado di stampare in 3D 5.000 circuiti integrati di dimensioni comprese tra 25 e 50 \u00b5m all’ora e che la produzione pu\u00f2 essere aumentata a 10.000 all’ora con l’introduzione di “un ugello aggiuntivo”. In altre parole, l’azienda promette che la sua tecnologia possa supportare una produzione su larga scala.<\/p>\n Naturalmente, la possibilit\u00e0 di stampare strutture cos\u00ec piccole<\/a> presenta anche altri vantaggi. Molte startup come Microfabrica, Nanoscribe, Boston Micro Fabrication o MicroLight3D hanno sviluppato microtecnologie che possono essere utilizzate per produrre dispositivi medici. Ad esempio, l’obiettivo degli operatori sanitari \u00e8 quello di cercare di ridurre al minimo i danni collaterali arrecati ai tessuti durante un’operazione. Ecco perch\u00e9 la miniaturizzazione dei dispositivi medici \u00e8 essenziale. Sempre nel settore medico, Nanoscribe spiega che gli utenti possono realizzare strutture 3D per studiare la crescita, la migrazione o la differenziazione delle cellule staminali su strutture biomimetiche utilizzando la tecnologia 2PP. La startup utilizza il 2PP anche per una serie di altre applicazioni, quali la rifrazione, la diffrazione e la micro-ottica.<\/p>\n Strumenti ottenuti con precisione micrometrica grazie alla microstampa 3D in metallo (Crediti fotografici: Microfabrica)<\/p><\/div>\n In futuro, le possibili applicazioni includeranno la produzione di sensori indossabili o incorporati per il monitoraggio della salute in tempo reale. Questi sensori stampati in 3D potrebbero essere integrati non solo nelle lenti degli occhiali, ma anche nelle lenti a contatto, abilitando applicazioni di realt\u00e0 aumentata. Allo stesso modo, l\u2019elettronica stampata in 3D potrebbe essere incorporata in una vasta gamma di oggetti, dagli smartphone alle automobili, migliorandone le funzionalit\u00e0 e riducendone il peso. Tuttavia, come per tutti i software, ci sono ancora delle limitazioni: sono ancora poche le soluzioni attuali che consentono lo sviluppo di modelli 3D cos\u00ec piccoli. Lo stesso vale per i materiali, che rimangono limitati.<\/p>\n Per concludere, \u00e8 abbastanza evidente che l’adozione pi\u00f9 ampia della microstampa 3D incontrer\u00e0 gli stessi ostacoli che hanno incontrato le altre tecnologie di produzione additiva. John Kawola, CEO di Boston Micro Fabrication, ha affermato: “Non pensiamo che le sfide di un’adozione pi\u00f9 ampia della micro stampa 3D siano diverse da quelle della stampa 3D in generale. La stampa 3D, indipendentemente dalle sue dimensioni, continuer\u00e0 a essere preziosa per l’ingegneria e la prototipazione. La stampa 3D su microscala offre nuovi strumenti agli ingegneri che in precedenza non potevano prototipare in modo efficiente su queste dimensioni. Inoltre, la produzione di microparti \u00e8 generalmente piuttosto costosa, il che aumenta l’interesse nel considerare la stampa 3D per la produzione di parti finite.”<\/em><\/p>\n Cosa ne pensi della microstampa 3D? <\/span>Lascia un commento sui nostri canali social Facebook<\/a>,\u00a0Twitter,<\/a>\u00a0Linkedin<\/a>\u00a0e\u00a0YouTube<\/a>! Non dimenticare di iscriverti alla nostra\u00a0Newsletter<\/a>\u00a0settimanale per ricevere tutte le notizie sulla stampa 3D direttamente nella tua casella di posta!<\/p>\n \n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" La microfabbricazione \u00e8 un processo di produzione che permette di creare oggetti in miniatura su scala micrometrica o anche inferiore. Storicamente, \u00e8 stata utilizzata per la prima volta nell’industria elettronica per miniaturizzare le dimensioni dei dispositivi. 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Applicazioni della microstampa 3D<\/h3>\n
Industria elettronica<\/h4>\n
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Altre applicazioni<\/h4>\n
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Quale sar\u00e0 il futuro di questo settore della produzione additiva?<\/h3>\n