Da Carbon3D una stampante 3D DLP a flusso continuo

Il settore della stampa 3D è attualmente uno dei più vivaci in assoluto: tecniche di stampa in continua evoluzione, nuovi materiali, ambiti di impiego sempre più vasti sono i tratti distintivi di un fenomeno che nei prossimi anni riserverà molte sorprese introducendo nuovi scenari e paradigmi anche per il pubblico più ampio.

Attualmente le due tecnologie attrono alle quali si concentra il maggior interesse sono quelle basate su deposizione di filamento fuso e su polimerizzazione di resine fotosensibili. Queste tecnologie sono accomunate da una caratteristica, ovvero la creazione dell'oggetto tridimensionale avviene strato per strato (pur con importanti differenze: in quelle a polimerizzazione lo strato è creato istantaneamente, mentre in quelle a fusione è necessario attendere che la deposizione del filamento crei lo strato) e ogni nuovo livello di materiale viene creato dopo la solidificazione del precedente. Questo aspetto porta con sé un inconveniente intrinseco: gli oggetti richiedono tempi di produzione relativamente estesi e anche un oggetto di pochi centimetri cubi di ingombro può richiedere qualche ora di stampa.

Un inconveniente a cui prova a trovare una soluzione Carbon3D, startup californiana, che in collaborazione con l'University of North Carolina ha sviluppato una tecnologia in grado di accelerare i tempi di stampa di due ordini di grandezza. Invece di realizzare un oggetto strato per strato, l'dea di Carbon3D permette di stampare l'oggetto in maniera continua. La startup si è concentrata sull'ottimizzazione delle tecniche di polimerizzazione delle resine realizzando di fatto una stampante con tecnologia DLP con alcune importanti differenze rispetto ai modelli della stessa cateogria già oggi in commercio.

Il principio di funzionamento delle attuali stampanti DLP prevede la presenza di una fonte di luce ultravioletta (un normale proiettore) posto sulla base di una vasca contenente resina liquida. La luce polimerizza la resina, indurendola: a questo punto lo strato polimerizzato viene sollevato per far si che nuova resina liquida vada a riempire lo spazio lasciato dalla resina indurita. Lo strato polimerizzato viene quindi nuovamente abbassato per far si che il nuovo strato possa essere polimerizzato direttamente su di esso.

Gli ignegneri di Carbon3D hanno pensato di frapporre tra la fonte luminosa e la resina una sorta di "finestra trasparente" di poche decine di nanometri e permeabile all'ossigeno. Controllando il flusso di ossigeno attraverso la finestra è possibile inibire l'indurimento della resina, così che in questa "zona morta" essa possa restare liquida anche quando investita dalla luce ultravioletta.

In altri termini tra lo strato indurito e la fonte di luce rimane sempre uno strato di resina liquida che permette di sollevare in maniera continua il materiale polimerizzato poichè non è necessario dover "colmare il vuoto" lasciato dalla resina indurita. Questo metodo ha permesso di raggiungere velocità di stampa di oltre un metro all'ora, generando solidi complessi come una versione della torre Eiffel alta 10 centimetri. Rallentando la velocità di stampa diventa possibile ottenere una risoluzione di stampa di 100µm, dimensione inferiore a quella del capello umano.

Questo metodo di stampa permette inoltre di ottenere un altro vantaggio: tutti gli oggetti realizzati per stratificazioni successive hanno proprietà meccaniche che in qualche modo dipendono proprio dal verso della stratificazione. La costruzione continua permette invece di realizzare un oggetto le cui proprietà meccaniche sono più omogenee e prevedibili.