Le nuove frontiere della stampa: 4D e 5D

La stampa in 3D negli ultimi anni è stata implementata fino a portare a risultati straordinari, trovando mille applicazioni in campo architettonico, nel design, nell’arredamento e anche nel campo della moda. La tecnologia e la scienza però non si fermano mai e dunque si è già arrivati a concepire (e ad applicare) la stampa in 4D e, addirittura, in 5D.

La stampa in 4D

Per quanto concerne la stampa in 4D, la quarta dimensione è quella del tempo: i progetti realizzati con una stampante in 4D hanno infatti la capacità di cambiare forma nel tempo. In pratica, un oggetto creato in 4D viene stampato come qualsiasi forma realizzata con la tecnologia 3D ma utilizzando materiali avanzati e programmabili, in grado di offrire funzionalità diverse una volta a contatto con acqua calda, luce o calore. Insomma, un oggetto in 4D cambia forma e/o comportamento nel corso tempo. Nel video dimostrativo dei ricercatori del Wyss Institute dell’università di Harvard, viene mostrata un’orchidea stampata con inchiostro composito a base di hydrogel che reagisce al contatto con l’acqua, simulando fedelmente il movimento di una pianta.

Il campo che riserva sicuramente più aspettative è quello sanitario e dell’healthcare. Attraverso la biomedicina si potrà cambiare la vita di chi ha subito un trauma ed è costretto in sedia a rotelle; oppure sarà possibile stampare dei materiali organici capaci di adattarsi a contatto con il sangue per cicatrizzare un’emorragia interna.

La stampante 4D è in grado di gestire l’elaborazione di materiali più complessi, come ad esempio la ceramica, impossibile da stampare a causa dell’alto punto di fusione. La stampa della ceramica è proprio il risultato ottenuto dal gruppo della City University di Hong Kong, guidato da Lu Jian.

Per aggirare i problemi presentati dalla stampa 3D i ricercatori di Hong Kong hanno sviluppato uno speciale inchiostro costituito da una miscela di polimeri elastici (dimetilsilossano) e nanoparticelle ceramiche con il quale hanno stampato i precursori. Il team di ricerca ha quindi sviluppato due metodi di stampa 4D per la ceramica: nel primo, il precursore e il substrato ceramico vengono inizialmente stampati con il nuovo inchiostro. Successivamente tale substrato viene allungato utilizzando un dispositivo apposito, vi vengono stampate sopra le giunzioni per il precursore che viene infine posizionato sul substrato così preparato. Rilasciando il substrato secondo le tempistiche programmate i materiali si assestano nella forma desiderata. Il secondo metodo prevede che il modello progettato sia stampato direttamente sul precursore ceramico allungato e che venga quindi rilasciato seguendo una tempistica precisa fino a trasformarsi nella forma finale. Secondo il professor Lu Jian, il settore che usufruirà in modo preponderante di questa nuova tecnologia sarà quello dei dispositivi elettronici, poiché le ceramica ha una capacità di trasmissione dei segnali elettromagnetici molto maggiore rispetto ai metalli utilizzati attualmente. Inoltre, questo tipo di stampa potrà facilmente essere applicata anche nell’industria aeronautica e persino nell’esplorazione dello spazio: “Poiché la ceramica è un materiale meccanicamente robusto in grado di tollerare alte temperature, la ceramica con stampa 4D ha un potenziale elevato da utilizzare come componente di propulsione nel campo aerospaziale”, spiega il professore.

La stampa in 5D

Quando si parla di stampa di 5D non s’intende un macchinario che stampa in cinque dimensioni ma di una stampante che sfrutta 5 assi diversi, creando così dei prodotti con strutture più complesse e più resistenti rispetto alle precedenti realizzate con la più diffusa stampa 3D. La Ethereal Machine è stata tra i primi produttori di macchinari per la stampa 3D ed è all’avanguardia anche nella nuova tecnologia. Ha infatti ideato la stampante Halo 5D, una delle prime macchine per la stampa additiva su cinque assi.

Con un macchinario di questa portata sarà possibile personalizzare il prodotto in ogni singola parte, creando anche i modelli a forma concava che precedentemente erano difficilmente realizzabili. In questo modo le aziende potranno venire incontro sempre di più alle richieste dei clienti. A riprova dell’innovazione di questo macchinario, la stampante Halo 5D è stata premiata come miglior prodotto innovativo durante il CES 2018.