Stampa 3D DLP a film sottile di pezzi multi-materiale con cavità interne a cella chiusa

Realizzare stampe 3D più leggere con spazi cavi nascosti

Molti degli oggetti stampati in 3D più interessanti—come ossa artificiali, robot morbidi e minuscoli canali fluidi—hanno bisogno di spazi vuoti nascosti al loro interno. Le popolari stampanti a resina odierne faticano con questi progetti, perché la resina liquida rimane intrappolata in quelle camere sigillate ed è difficile da rimuovere. Questo articolo presenta un nuovo modo di stampare in 3D con un liquido fotosensibile chiamato “DLP a film sottile” che mantiene davvero vuoti quegli spazi interni e rende inoltre più agevole combinare più materiali in un unico pezzo.

Perché il liquido intrappolato è un grosso problema

La maggior parte delle stampanti a resina per desktop e industriali funziona abbassando una piattaforma in una vasca riempita di liquido e poi proiettando pattern di luce per indurire ogni nuovo strato. Questa configurazione classica è ottima per superfici lisce e dettagli fini, ma ha un difetto nascosto: quando il progetto include cavità interne sigillate, quelle tasche si riempiono di resina liquida che non ha via di fuga. La resina intrappolata rende il pezzo più pesante del previsto, può alterarne il comportamento meccanico e può persino fuoriuscire o colare nel tempo. Gli ingegneri hanno aggirato il problema con fori di drenaggio o aperture parziali, ma questo spesso costringe a compromessi sul design originale.

Un nuovo modo di stendere il liquido

Il metodo DLP a film sottile evita completamente la vasca. Invece di immergere il pezzo in crescita in una profonda pozza di resina, il sistema stende uno strato molto sottile e controllato di liquido su una pellicola plastica trasparente. Una piattaforma rotante quindi preme il pezzo contro questo sottile rivestimento mentre un proiettore digitale illumina con luce ultravioletta dal basso per polimerizzare solo le regioni necessarie per quello strato. Poiché ogni strato inizia con una quantità minima di resina sul film, resta pochissimo liquido all’interno delle cavità chiuse una volta che lo strato solido si stacca. Un set di raschietti morbidi e, quando necessario, un breve bagno in un solvente delicato aiutano a rimuovere eventuali gocce residue prima che si formi lo strato successivo.

Cavità interne pulite e rigidità modulabile

Con questo processo i ricercatori sono riusciti a stampare sfere e altre forme cave il cui peso finale corrispondeva quasi esattamente a quanto si prevederebbe se gli interni fossero veramente vuoti—meno dell’uno percento di massa in più dovuta a resina residua, rispetto a più del doppio del peso ideale nella stampa a vasca convenzionale. Tomografie a raggi X di blocchi di prova contenenti bolle interne hanno mostrato che si possono formare in modo affidabile cavità di dimensioni fino a tre quarti di millimetro se si aggiunge un rapido risciacquo con solvente tra uno strato e l’altro. Disponendo queste piccole bolle sigillate in un motivo regolare all’interno di cubi, il team ha potuto regolare la rigidità o l’elasticità di ciascun cubo semplicemente variando la dimensione delle bolle. In alcuni materiali hanno ottenuto fino a una variazione della rigidità di 25 volte senza modificare affatto la forma esterna.

Mischiare materiali in un’unica stampa

Poiché il sistema gestisce solo sottili strati di liquido alla volta, riduce anche il mescolamento indesiderato che di solito si verifica quando una stampante passa da una resina all’altra. Gli autori hanno utilizzato un’alimentazione multi-resina per stampare parti che combinano plastica rigida, materiali morbidi di tipo gommoso e una resina di supporto speciale solubile in acqua. Hanno prodotto una struttura a griglia simile a una “curva di Hilbert” sostenuta interamente da materiale dissolvibile che scompariva semplicemente in acqua, lasciando una struttura autonoma e pulita. Hanno inoltre realizzato un modello di dentiera con denti rigidi, gengive morbide e supporti sacrificiali, stampati come un unico pezzo anziché assemblati successivamente. In un altro esempio, una resina conduttiva è stata stampata come percorsi incorporati all’interno di un corpo isolante per formare un sensore di prossimità in grado di rilevare un oggetto metallico fino a quattro centimetri di distanza.

Dove può portare questo approccio

L’approccio DLP a film sottile dimostra che la stampa 3D a resina non deve essere limitata dal liquido intrappolato o da rimozioni di supporti difficili. Razionando con cura quanta resina è presente in ciascuno strato e spazzando via l’eccesso, questo metodo rende possibile costruire oggetti leggeri con cavità sigillate, modulare la rigidità dall’interno e combinare materiali funzionali come conduttori e supporti morbidi nella stessa stampa. Per i non esperti, la conclusione è semplice: i dispositivi stampati in 3D del futuro—dagli impianti medici ai robot morbidi e all’elettronica integrata—possono essere più leggeri, più intelligenti e più complessi all’interno, senza rinunciare alle superfici lisce e precise per cui la stampa a resina è conosciuta.

Citazione: Sun, B., Diaco, N.S., Chen, X. et al. Thin-film DLP 3D printing of multi-material parts with closed-cell internal voids. npj Adv. Manuf. 3, 15 (2026). https://doi.org/10.1038/s44334-026-00076-x

Parole chiave: stampa 3D, digital light processing, rivestimento a film sottile, fabbricazione multi-materiale, strutture leggere