I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e della Delft University of Technology hanno svelato una nuova tecnologia di stampa 3D che migliora l’efficienza della produzione di oggetti personalizzati riducendo allo stesso tempo gli sprechi di materiale.
Questo metodo, noto come stiratura a velocità modulata, utilizza materiali sensibili al calore per creare articoli complessi e multi-testurizzati in un unico processo di stampa, eliminando la necessità di lunghi cambi di ugelli, Massachusetts Institute of Technology aprire In un comunicato stampa.
Secondo i ricercatori, i tradizionali metodi di stampa 3D multimateriale spesso richiedono l’uso di più ugelli, con conseguente eccessivo spreco di materiale e tempi di produzione più lunghi.
Al contrario, la tecnologia di nuova concezione utilizza una stampante a doppio ugello.
Il primo ugello deposita filamenti sensibili al calore, mentre il secondo ugello, che funge da strumento di “stiratura”, utilizza il calore per manipolare le proprietà del materiale, inclusi colore e consistenza.
Regolando la velocità del secondo ugello, i ricercatori possono ottenere livelli specifici di opacità e consistenza senza richiedere alcuna modifica all’hardware della stampante.
Mustafa Doğa Doğan, dottorando al MIT e coautore della ricerca, ha sottolineato il potenziale di questa tecnologia: “Oggi disponiamo di stampanti desktop che utilizzano una combinazione intelligente di un piccolo numero di inchiostri per generare una gamma di sfumature e texture Vogliamo essere in grado di fare la stessa cosa con una stampante 3D: utilizzare un set limitato di materiali per creare un insieme più diversificato di proprietà per gli oggetti stampati in 3D.
Questa ricerca, una collaborazione tra Dogan e Zjenja Doubrovski della TU Delft e Stephanie Mueller del Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica del MIT e CSAIL, sarà presentata al prossimo ACM Symposium on User Interface Software and Technology.
Sfruttare la velocità per controllare il calore
Secondo i ricercatori, la motivazione alla base di questa ricerca era esplorare modi più efficaci per ottenere la stampa 3D multi-proprietà utilizzando un unico materiale.
I metodi tradizionali in genere si basano su un singolo ugello sia per la stampa che per il riscaldamento, il che può richiedere molto tempo e può portare al degrado del filamento.
Per superare queste sfide, il team ha sviluppato una tecnologia che stampa con un ugello e utilizza un secondo ugello per riscaldare il materiale.
Marwa Al-Alawi, una studentessa laureata in ingegneria meccanica presso il Massachusetts Institute of Technology, ha paragonato il processo al movimento di un dito su una fiamma, spiegando che la velocità con cui si muove il secondo ugello influisce sulla temperatura del materiale da riscaldare.
Ciò consente di raggiungere temperature variabili senza cambiare la fonte di riscaldamento.
I ricercatori hanno creato un modello teorico per determinare la velocità richiesta affinché il secondo ugello riscaldi il filamento a temperature precise che corrispondono a colori e trame specifici.
Hanno integrato questo modello in un’interfaccia facile da usare, convertendo i pixel di un modello 3D in istruzioni di stampa dettagliate.
Efficienza e diversità nella produzione
Nei loro esperimenti, il team ha testato tre diversi filamenti sensibili al calore.
Il primo, un polimero schiumoso, era in grado di produrre diverse sfumature e texture espandendosi quando riscaldato.
I ricercatori hanno anche condotto esperimenti con corde contenenti fibre di legno e sughero, che possono essere carbonizzate per produrre colori scuri.
Le dimostrazioni della nuova tecnologia includevano la produzione di bottiglie d’acqua parzialmente trasparenti e maniglie decorative per biciclette progettate per migliorare la presa.
Il metodo di stiratura a velocità regolata ha ridotto significativamente i tempi di stampa rispetto ai tradizionali metodi multimateriale, che spesso possono prolungare la produzione di ore e aumentare il consumo di materiale.
Guardando al futuro, il gruppo di ricerca prevede di esplorare ulteriori materiali sensibili al calore e di studiare come la stiratura incorporata nella velocità può modificare le proprietà meccaniche e acustiche di determinati oggetti.
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