Immagine copertina generata con l’intelligenza artificiale
La stampa 3D del ghiaccio raggiunge un nuovo traguardo grazie a una tecnica sviluppata dai fisici dell’Università di Amsterdam. Il metodo sfrutta l’acqua superraffreddata per costruire strutture tridimensionali direttamente in ghiaccio, permettendo anche di realizzare piccoli pilastri inclinati senza ricorrere a supporti. Una soluzione che amplia le possibilità della stampa di forme complesse e che, secondo i ricercatori, potrebbe trovare applicazioni anche in ambiti come la biologia e la microfluidica.
Il principio della stampa 3D del ghiaccio
Il cuore della tecnica è il cosiddetto raffreddamento evaporativo, un fenomeno che viene utilizzato anche dai mammiferi per regolare la temperatura corporea. Un esempio semplice è la sudorazione: quando l’acqua presente sulla pelle evapora, sottrae calore e provoca il raffreddamento della superficie.
Lo stesso principio viene sfruttato all’interno di una camera a vuoto a bassa pressione. Anche a temperatura ambiente, l’acqua evapora molto rapidamente e ogni molecola che passa allo stato gassoso porta con sé una piccola quantità di calore. L’acqua rimanente si raffredda progressivamente fino a scendere sotto gli zero gradi Celsius.
A quel punto resta ancora allo stato liquido, ma diventa superraffreddata. Il passaggio decisivo avviene quando un sottilissimo getto d’acqua, spesso appena 16 micrometri, quindi meno dello spessore di un capello umano, raggiunge uno strato di ghiaccio già formato: l’acqua congela istantaneamente, permettendo di costruire la struttura un livello alla volta.
Dall’albero di Natale ai profili inclinati
Il gruppo composto dai fisici Menno Demmenie, Stefan Kooij e Daniel Bonn aveva già attirato l’attenzione nel dicembre 2025, quando aveva utilizzato questa tecnica per realizzare un piccolo albero di Natale in ghiaccio attraverso la stampa 3D.
Il nuovo lavoro, pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, mostra però che il metodo può essere spinto oltre. Variando la velocità della stampante 3D, i ricercatori sono infatti riusciti a realizzare piccoli pilastri di ghiaccio inclinati.
La possibilità di modificare l’inclinazione consente di ottenere profili praticamente arbitrari. Gli esperimenti hanno dimostrato che è possibile arrivare ad angoli di appena 14 gradi rispetto alla superficie, senza dover sostenere la struttura dal basso.
Una tecnica che non richiede supporti
Uno degli aspetti più interessanti riguarda proprio l’assenza di strutture di sostegno. Nella stampa 3D tradizionale, le geometrie più complesse possono richiedere supporti aggiuntivi per impedire che le parti sospese cedano durante la fabbricazione.
Con il ghiaccio stampato attraverso acqua superraffreddata, invece, i ricercatori possono costruire profili inclinati direttamente durante il processo. La variazione della velocità di stampa permette di controllare la forma del materiale depositato e di ottenere strutture che rimangono sufficientemente solide senza un sostegno sottostante.
La tecnica si distingue inoltre per la sua reversibilità. Quando la pompa del vuoto viene spenta, infatti, il ghiaccio si scioglie nuovamente trasformandosi in acqua pulita.
Dalla biologia alla microfluidica
Le possibilità non si limitano alla dimostrazione sperimentale. Secondo i ricercatori, le strutture realizzate con questo metodo potrebbero avere applicazioni in diversi ambiti scientifici.
In biologia, per esempio, il ghiaccio puro potrebbe essere utilizzato come struttura di supporto per i tessuti. Nella microfluidica, invece, la tecnica potrebbe permettere di creare canali molto complessi, che verrebbero poi ottenuti attraverso la fusione del ghiaccio.
Si tratta di applicazioni legate proprio alle caratteristiche del materiale: il ghiaccio può essere modellato con precisione e successivamente eliminato semplicemente attraverso lo scioglimento.
Una possibilità anche per le strutture su Marte
Tra gli scenari considerati dagli studiosi c’è anche un’ipotesi decisamente più lontana dalle applicazioni terrestri. La tecnica potrebbe infatti trovare un possibile impiego su Marte, dove sono presenti condizioni particolarmente adatte al principio alla base della stampa.
Il pianeta è caratterizzato da temperature basse e da un’atmosfera molto sottile, due condizioni che potrebbero favorire l’utilizzo del raffreddamento evaporativo. In prospettiva, la tecnica potrebbe quindi essere studiata per costruire strutture sfruttando l’acqua disponibile localmente.
Fonte: Techxplore
