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È
stata la scadenza, nel 2009, di
un brevetto industriale essenzia-
le che ha permesso alle stam-
panti 3D di emergere dall’angolo
oscuro delle (costose) applica-
zioni di nicchia per avviarsi sul-
la strada del successo globale.
Accolte a braccia aperte dalle
comunità di hobbisti e maker,
le stampanti 3D rivolte al mon-
do consumer hanno contribuito
all’espansione del mercato, oggi
multimiliardario,
dell’addittive
manufacturing. Oggi, le appli-
cazioni industriali della stampa
3D vanno ben oltre la semplice
realizzazione di pezzi meccanici
in materiale plastico, grazie an-
che alla crescente diffusione di
tecnologie in grado di utilizzare
materiali metallici per la stampa.
Secondo un’indagine di
Smar-
Tech Publishing
, nel 2022 il
mercato della stampa 3D gene-
rerà un fatturato di 26,4 miliardi
di dollari, il 20-25% del quale
sarà ascrivibile alla ‘stampa’ con
materiali metallici. Si prevede
che nel 2022 verranno vendu-
ti filamenti polimerici e plastici
per 3,2 miliardi di dollari, men-
tre i materiali per metal additti-
ve manufacturing supereranno
i 6,6 miliardi di dollari. Già oggi
enormi stampanti 3D del costo di
milioni di dollari trovano impiego
in ambito industriale nella pro-
duzione di componenti partico-
larmente complessi destinati al
mercato aerospaziale e automo-
printing of a highly conductive
copper-based filament”, ha di-
mostrato come con il materiale
da loro sviluppato sia possibile
stampare nel giro di poche ore
metamateriali per microonde
attorno al GHz. I metamateriali
per microonde non sono certo
una novità, ma l’economicità e
la flessibilità conseguenti all’im-
piego di una stampante 3D
commerciale come
Makerbot
,
Lulzbot
o
Prusa
, unita all’ade-
guata conducibilità del materiale
proposto, apre nuove prospetti-
ve nella realizzazione di dispo-
sitivi dalla geometria complessa
e con un più esteso intervallo di
caratteristiche. Esaurito il brevet-
to sulla stampa 3D, ecco allora
comparire il brevetto sul mate-
riale del filamento: battezzato
‘Electrifi’, è un composito metal-
lo-polimero non tossico che offre
una conducibilità di 1,67 · 10
4
S/m, un valore circa 3600 volte
inferiore a quello del rame ma
più che sufficiente per rispon-
dere alle microonde a 1GHz.
Gli esperimenti descritti su Ap-
plied Physics Letters dimostrano
che, agendo opportunamente
sulla geometria delle celle ele-
mentari, è possibile realizzare
– semplicemente stampandoli -
metamateriali la cui interazione
con le onde elettromagnetiche
è 14 volte più intensa di quella
conseguibile con metamateriali
2D. Con questa nuova moda-
lità di prototipazione rapida, si
aprono nuove prospettive per la
realizzazione di dispositivi a me-
tamateriali con applicazioni non
solo alle comunicazioni wireless
Bluetooth e Wi-Fi, ma anche ai
sistemi di Energy Harvesting di
nuova generazione.
EON
EWS
n
.
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-
MAGGIO
2017
3
T
ERZA
P
AGINA
Tra le applicazioni della stampa 3D c’è anche
la creazione di metamateriali mirati per le
comunicazioni a microonde
M
ASSIMO
G
IUSSANI
Comunicare a microonde
con la stampa 3D
bilistico, mentre in odontotecnica
la stampa 3D offre un’alternativa
alla produzione di protesi dentali.
Nel settore delle comunicazio-
ni elettroniche, le stampanti 3D
hanno recentemente dimostrato
la propria utilità nella realizzazio-
ne di metamateriali nella banda
delle microonde. I metamateriali
sono materiali artificiali composti
da un grande numero di celle
elementari opportunamente pro-
gettate per attribuire proprietà,
ad esempio di interazione con
la radiazione elettromagnetica,
che non esistono in natura. Con
le opportune tecniche è possibi-
le ingegnerizzare materiali con
indice di rifrazione negativo, fo-
calizzazione multipla o assorbi-
mento selettivo di più lunghezze
d’onda. La risoluzione offerta
dalle stampanti 3D commerciali
è sufficiente a creare celle suf-
ficientemente piccole da poter
interagire in maniera complessa
con le microonde. Quello che
mancava fino a poco tempo fa
erano filamenti compatibili in un
materiale sufficientemente con-
duttivo da consentire tale inte-
razione. Un gruppo di ricercatori
della Duke University ha colmato
tale lacuna e, in un articolo pub-
blicato lo scorso primo maggio
su
Applied Physics Letters
dal
titolo “Microwave metamaterials
made by fused deposition 3D
La stampa 3D
consente un
controllo fine
dei parametri
geometrici delle
celle base nei
metamateriali
per microonde
(Fonte: Appl. Phys. Lett.
110, 181903 (2017)