Stampa 2PP multimateriale: il brevetto LLNL elimina il cambio vasca con due lunghezze d’onda
Il Lawrence Livermore National Laboratory ha depositato un brevetto per un sistema di stampa Two-Photon Polymerization che permette di variare le proprietà del materiale senza interrompere il processo. La tecnologia usa due laser con lunghezze d’onda diverse per attivare selettivamente chimiche differenti nella stessa resina.
- Due laser coassiali (1045 nm e sintonizzabile) focalizzati nello stesso punto
- Una resina con due sistemi chimici: acrilico ed epossidico
- Selezione del materiale ottica, non meccanica
- Proprietà variabili: densità, porosità, modulo elastico, indice di rifrazione
Come funziona il sistema a doppia lunghezza d’onda
Il brevetto descrive un approccio radicalmente diverso alla stampa multimateriale: la selezione avviene modificando la luce, non cambiando resina.
La domanda di brevetto US20260249547A1, pubblicata il 27 agosto 2026, descrive un sistema nel quale due fasci laser vengono allineati coassialmente e focalizzati praticamente nello stesso punto. Il primo fascio opera a 1045 nm con lunghezza d’onda fissa. Il secondo è sintonizzabile.
La resina contiene contemporaneamente un sistema acrilico e uno epossidico. Non si tratta di due materiali separati, ma di una miscela unica dove entrambe le chimiche coesistono nello stesso vat.
La selettività deriva dalla risposta fotochimica differenziata. A 1045 nm viene attivata essenzialmente solo la chimica acrilica. Intorno a 700 nm vengono attivati sia il sistema acrilico sia quello epossidico.
Multimaterialità per fotochimismo, non per sostituzione
Questa non è stampa multimateriale nel senso tradizionale: è controllo locale delle proprietà attraverso la fotochimica selettiva.
Dopo la stampa, l’epossidico non reagito può essere rimosso durante il post-processing. La regione esposta a 700 nm rimane più piena e densa. Quella prodotta solo a 1045 nm conserva maggiore porosità.
Il risultato è una struttura microscopica con proprietà variabili localmente: densità, porosità, modulo elastico, indice di rifrazione o bagnabilità possono essere modificati senza interrompere la stampa.
La “multi-materialità” qui non significa alternare due resine separate come con doppio estrusore FFF. È una forma di controllo delle proprietà attraverso la fotochemistry selectivity, non attraverso il cambio fisico di materiale.
Gli inventori e il contesto del brevetto
La domanda è stata depositata da Lawrence Livermore National Security LLC, società che gestisce LLNL per il Department of Energy.
Gli inventori indicati sono Magi Mettry Yassa, James Spencer Oakdale, Yoonsoo Rho e Xiaoxing Xia. La domanda è stata depositata il 27 febbraio 2025 con numero US19/065702.
Il Lawrence Livermore National Laboratory lavora da anni sulla stampa 2PP e sulle tecnologie di manifattura additiva ad alta risoluzione. Questo brevetto rappresenta un’evoluzione significativa verso la stampa di microstrutture complesse senza interruzioni di processo.
Implicazioni per la manifattura additiva
L’eliminazione del cambio vasca potrebbe accelerare la produzione di componenti micrometrici con proprietà graduate.
La Two-Photon Polymerization è una tecnologia di stampa 3D a risoluzione sub-micrometrica. Fino ad oggi, produrre strutture con proprietà variabili richiedeva di sostituire la resina, lavare il componente o spostarlo tra vasche diverse.
L’approccio LLNL trasforma questa limitazione meccanica in una scelta ottica. Modificando la lunghezza d’onda si decide quali reazioni attivare nello stesso volume di resina.
Questo potrebbe aprire applicazioni in microfluidica, ottiche integrate, scaffold biomedici e componenti con gradienti funzionali controllati a scala micrometrica.
| Lunghezza d’onda | Sistema attivato | Risultato |
|---|---|---|
| 1045 nm | Solo acrilico | Struttura porosa |
| ~700 nm | Acrilico + epossidico | Struttura densa |
Il brevetto è ancora in fase di esame. Se concesso, potrebbe rappresentare un punto di riferimento per lo sviluppo di sistemi 2PP multimateriale di prossima generazione.
articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale
Q&A
Come funziona il sistema di stampa 2PP multimateriale del brevetto LLNL?
Il sistema utilizza due laser coassiali focalizzati nello stesso punto per attivare selettivamente chimiche diverse nella stessa resina. Un laser a 1045 nm attiva solo la componente acrilica, mentre uno sintonizzabile intorno ai 700 nm attiva sia l'acrilico che l'epossidico.
Quali materiali contiene la resina utilizzata nel processo LLNL?
La resina è una miscela unica che contiene contemporaneamente un sistema chimico acrilico e uno epossidico. Non si tratta di due materiali separati, ma di una singola soluzione dove entrambe le chimiche coesistono nello stesso vat.
Quali proprietà del materiale possono essere modificate con questa tecnologia?
È possibile variare localmente densità, porosità, modulo elastico, indice di rifrazione e bagnabilità senza interrompere il processo di stampa. La selezione ottica permette di creare regioni più dense o più porose controllando la lunghezza d'onda.
In cosa differisce questa stampa multimateriale dai metodi tradizionali?
A differenza dei sistemi tradizionali che cambiano fisicamente la resina o usano doppio estrusore, qui la selezione avviene modificando la luce e non il materiale. Questo elimina la necessità di interrompere la stampa per cambiare vasca o ugello.
Chi sono gli inventori del brevetto US20260249547A1 depositato da LLNL?
Gli inventori indicati nel brevetto sono Magi Mettry Yassa, James Spencer Oakdale, Yoonsoo Rho e Xiaoxing Xia. La domanda è stata depositata da Lawrence Livermore National Security LLC per conto del Department of Energy.
