La stampa 3D volumetrica compie un importante passo avanti grazie al nuovo motore di luce olografico sviluppato dai ricercatori dell’EPFL. Il gruppo del Laboratory of Applied Photonic Devices (LAPD) ha infatti presentato una piattaforma capace di rendere la tomographic volumetric additive manufacturing (TVAM) fino a 70 volte più efficiente rispetto alle tecniche precedenti.
Il sistema utilizza la luce laser e gli ologrammi per solidificare rapidamente resine fotosensibili, consentendo la creazione di strutture tridimensionali sempre più complesse e vicine ai tessuti biologici reali. I risultati pubblicati sulla rivista Light: Science & Applications mostrano come questa tecnologia possa avvicinare concretamente la produzione di impianti biostampati su scala quasi clinica.
Tomografia volumetrica e nuova piattaforma olografica
La tecnologia TVAM si basa sulla solidificazione di una resina fotosensibile contenuta in un recipiente rotante attraverso fasci laser proiettati da diverse angolazioni. Rispetto alla stampa 3D tradizionale, il processo permette di creare oggetti interi in pochi secondi o minuti, senza procedere strato dopo strato.
Già nel 2025 i ricercatori dell’EPFL avevano introdotto un approccio innovativo fondato sugli ologrammi. In quel caso, il sistema codificava le forme tridimensionali modulando la fase della luce invece della sua ampiezza, preservando una quantità molto maggiore di energia del laser.
Ora il team ha compiuto un ulteriore salto tecnologico grazie a un dispositivo capace di controllare direttamente la fase del fascio luminoso all’interno del sistema di stampa volumetrica. Si tratta della prima applicazione di questo tipo nel settore e rappresenta uno degli elementi chiave dell’incremento di efficienza registrato dagli studiosi.
Efficienza aumentata di 70 volte
Il nuovo motore di luce sviluppato dai ricercatori consente di solidificare oggetti di dimensioni millimetriche in pochi secondi e strutture centimetriche in pochi minuti. Un miglioramento che porta la piattaforma a essere 70 volte più efficiente rispetto ai precedenti approcci olografici.
Uno degli aspetti più importanti riguarda la capacità del sistema di operare anche in ambienti che diffondono la luce, come quelli contenenti cellule vive. Grazie al controllo della fase luminosa, i ricercatori possono utilizzare fasci “autoriparanti”, in grado di mantenere elevata la qualità della stampa anche quando il mezzo biologico tende a disperdere il laser.
Questo approccio ha permesso al team di realizzare strutture molto più grandi rispetto ai precedenti esperimenti di stampa olografica, nonostante la maggiore diffusione luminosa provocata dalle cellule incorporate nella resina.
Per migliorare ulteriormente la qualità superficiale degli oggetti stampati, gli studiosi hanno inoltre integrato una tecnica dedicata alla riduzione dello “speckle”, l’interferenza casuale della luce che può causare superfici granulose o imperfezioni visibili.
Un orecchio umano stampato in 3D
Tra i risultati più significativi dello studio figura la stampa di un orecchio umano a grandezza naturale utilizzando un semplice diodo laser da 150 milliwatt. L’esperimento rappresenta un importante passo avanti verso la produzione di impianti biostampati destinati alla medicina ricostruttiva.
I ricercatori hanno anche verificato la compatibilità biologica del processo utilizzando strutture di volume ridotto contenenti cellule vive. Dopo sei giorni, le cellule risultavano ancora vitali e avevano iniziato a formare reti organizzate all’interno del materiale stampato.
Le prossime evoluzioni della tecnologia TVAM
Il lavoro del team EPFL non si fermerà a questa piattaforma. I ricercatori stanno già studiando nuove soluzioni per migliorare ulteriormente la fedeltà delle proiezioni olografiche e comprendere i limiti della modellazione dei fasci luminosi nelle bioresine ad alta densità cellulare.
Tra gli sviluppi futuri figurano anche sistemi capaci di stampare direttamente sopra o attorno a oggetti già esistenti, oltre a tecniche più precise per modellare dettagli microscopici prevedendo il comportamento chimico della resina durante la solidificazione.
Un’altra evoluzione particolarmente interessante riguarda la possibilità di fabbricare oggetti semplicemente proiettando un ologramma sulla resina, senza necessità di rotazione del contenitore. Una soluzione che potrebbe semplificare ulteriormente la stampa volumetrica e aprire nuove prospettive per il settore biomedicale e industriale.
Cosa significa oggi per l’innovazione nella stampa 3D
Questa evoluzione nella tomografia volumetrica della stampa 3d indica una svolta tecnologica tangibile. I professionisti del settore devono seguire da vicino questa tendenza per integrare soluzioni sempre più veloci ed efficienti nel proprio lavoro.
Chi lavora nell’additive manufacturing, nella biomedicina e nella progettazione di nuove strutture, potrà presto beneficiare concretamente di questi avanzamenti.
Fonte: Techxplore
