Le stampanti di un futuro molto prossimo stampano in maniera fedele e velocemente in 3D. Grazie alla litografia a due fotoni e un sistema di specchi.

L’automobile della foto qui sotto misura in lunghezza 285 µm, il che significa che nell’abitacolo potrebbe starci perfettamente una cellula eucariote di media grandezza, 20-30 µm. Sembra incredibile, eppure questi sono il risultato della più veloce stampante 3D a scala microscopica mai realizzata.
 

Immagine: TU Wien

E io suoi creatori del dipartimento Additive Manufacturing Technologies (AMT) alla TU Wien (Technische Universität Wien, Vienna) sembrano essersi divertiti parecchio a sperimentarne le qualità, come dimostrano le foto delle loro realizzazioni che da qualche tempo stanno facendo il giro della rete, tra cui quella di un London Bridge dove le torri sono distanti appena 90 µm: in questo caso una cellula batterica, grande pochi micron, sarebbe sufficiente a bloccare il traffico.

Immagine: TU Wien

Come è possibile tutto questo? E c’è altro o è solo un divertissement per geek?

Il principio alla base è quello, già noto, della litografia a due fotoni. In breve, si tratta di usare un raggio laser su una particolare resina: focalizzando il raggio in un punto preciso, in modo tale che sia colpito da due soli fotoni, il laser attiva particolari molecole chiamate fotoiniziatori, che a loro volta inducono la polimerizzazione dei monomeri della resina, che così si solidifica.

Come detto, il principio era già noto, ma i tecnici del TU Wien hanno accelerato esponenzialmente i tempi del processo, potendosi così permettere di giocare un po’...

Dov’è il segreto?

Nei metodi precedenti di (nano)stampa in in tre dimensioni il laser polimerizzava solo la superficie della resina, così un oggetto tridimensionale si poteva ottenere solo impilando pazientemente uno strato sull’altro. 

In questa stampante invece, grazie a un sistema di specchi, il laser può essere focalizzato su qualsiasi punto voluto della massa di resina, abbattendo radicalmente i tempi. I fotoiniziatori utilizzati sono stati progettati appositamente per la stampante.

Come si può vedere nel video di seguito l’automobile da formula uno nella foto precedente sia stata realizzata in poco meno di 4 minuti.
 

La stampa in 3D a livello microscopio è di estremo interesse per l’industria: le applicazioni spaziano dalla medicina all’elettronica. 

Infatti, queste ricerche alla TU Wien fanno parte di un ampio progetto europeo, il Phocam: con il supporto del settimo programma quadro dell’Unione Europea, il Phocam promuove la collaborazione tra centri di ricerca e industria per lo sviluppo della nanolitografia ottica.