La stampante micro 3D crea strutture minuscole in pochi secondi

Nanoscriva , spin-off del Istituto di tecnologia di Karlsruhe in Germania, ha sviluppato una microstampante 3D da tavolo in grado di creare microstrutture complicate 100 volte più velocemente di quanto sia possibile oggi. Se ci voleva un'ora per fare qualcosa, ora ci vuole meno di un minuto, afferma Michael Thiel, direttore scientifico di Nanoscribe.

Microstampa: Un'immagine al microscopio elettronico a scansione mostra un'impalcatura cellulare stampata utilizzando il nuovo dispositivo di Nanoscribe.

Mentre la stampa 3D di giocattoli, cover per iPhone e gioielli continua a conquistare i titoli dei giornali (vedi La differenza tra produttori e produttori), gran parte dell'impatto della stampa 3D potrebbe essere su scala molto più ridotta. La stampa su scala micrometrica si è dimostrata promettente per la realizzazione di dispositivi medici ed elettronici.

Thiel afferma che in futuro dovrebbe essere possibile accelerare ulteriormente la tecnica di microstampa della sua azienda. Nanoscribe prevede di iniziare a vendere la sua macchina nella seconda metà di quest'anno.

Creazione di forme: Due immagini al microscopio elettronico a scansione mostrano un'impalcatura cellulare stampata (in alto) e una serie di microaghi.

La stampa di microstrutture con caratteristiche di poche centinaia di nanometri potrebbe essere utile per realizzare stent cardiaci, microaghi per iniezioni indolori, adesivi per gechi, parti per chip microfluidici e scaffold per la crescita di cellule e tessuti. Un'altra importante applicazione potrebbe essere nell'industria elettronica, dove la modellazione di caratteristiche su nanoscala sui chip attualmente implica tecniche lente e costose. La stampa 3D produrrebbe in modo rapido ed economico modelli polimerici che potrebbero essere utilizzati per realizzare strutture metalliche.

Finora, la microstampa 3D è stata utilizzata solo nei laboratori di ricerca perché è piuttosto lenta. In effetti, molti laboratori di ricerca in tutto il mondo utilizzano la stampante di prima generazione di Nanoscribe. La nuova macchina più veloce troverà anche un uso commerciale. Thiel afferma che numerose aziende mediche, delle scienze della vita e delle nanotecnologie sono interessate alla nuova macchina. Sono sicuro che con il rendimento più veloce che otteniamo con questo nuovo strumento, potrebbe avere una svolta industriale molto presto, dice.

La tecnologia alla base della maggior parte delle microstampanti 3D si chiama polimerizzazione a due fotoni. Implica la messa a fuoco di piccoli impulsi ultracorti da un laser nel vicino infrarosso su un materiale sensibile alla luce. Il materiale polimerizza e si solidifica nei punti focalizzati. Mentre il raggio laser si muove in tre dimensioni, crea un oggetto 3-D.

Le stampanti odierne, incluso l'attuale sistema di Nanoscribe, mantengono il raggio laser fisso e spostano il materiale fotosensibile lungo tre assi utilizzando fasi meccaniche, che rallentano la stampa. Per accelerare il processo, il nuovo strumento di Nanoscribe utilizza un minuscolo specchio mobile per riflettere il raggio laser ad angoli diversi. Thiel afferma che la generazione di più fasci di luce con un array di microlenti potrebbe rendere il processo ancora più veloce.

Le caratteristiche più piccole che possono essere create utilizzando la stampante Nanoscribe misurano circa 30 nanometri, afferma Julia Greer , professore di scienze dei materiali presso la California Institute of Technology .

Questo è molto impegnativo da fare e lo strumento Nanoscribe eccelle in questo, afferma Greer. Non credo che ci sia un'altra azienda là fuori che sia capace di tale precisione. Il team di ricerca di Greer utilizza la stampante Nanoscribe di prima generazione per creare e studiare materiali che potrebbero essere utilizzati per catalizzatori e per realizzare strutture resistenti e leggere, ma riconosce che la sua lentezza è uno svantaggio.

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