Micro-tecnologie e stampa 3D: la produzione funzionale e rapida di nuovi componenti medicali e per telecomunicazioni

Da anni, CNR-STIIMA studia, ottimizza e promuove le micro-tecnologie nella process chain. La combinazione di micro-elettro erosione e micro-stampaggio ricopre attualmente un ruolo chiave nella ricerca e nello sviluppo di componenti innovativi con caratteristiche micrometriche e che siano mirati ad applicazioni sensibili, quali, ad esempio, l’ambito medicale. L’impiego delle tecnologie di additive manufacturing in ambito micro è più recente e promette di rispondere alla realizzazione e prototipazione rapida di dispositivi aventi geometria tridimensionale con caratteristiche micro, indispensabili sia in ambito medicale che per le telecomunicazioni. Il fil rouge che accomuna i processi produttivi di micro-stampaggio e additive manufacturing applicati al mondo micro è l’utilizzo di materiali plastici, versatili e facilmente reperibili, attualmente anche biocompatibili e biodegradabili, che consentono di rispondere alle esigenze più varie.

La micro-elettroerosione ed il micro-stampaggio ad iniezione nella catena di processo per la realizzazione di micro-componenti plastici

L’utilizzo combinato di micro-elettro erosione e micro-stampaggio ad iniezione come catena di processo risulta vincente al fine di produrre componenti caratterizzati da dimensioni critiche, dell’ordine dei micron. La micro-elettro erosione è un processo non a contatto in grado di rimuovere materiali da metalli attraverso scariche elettriche sequenziali. In questo modo, è possibile imprimere il negativo della geometria di uno specifico componente, caratterizzato da micro-feature, quali cavità, protrusioni e canalini. Il processo di micro-EDM è quindi utile per micro-strutturare stampi metallici utilizzati poi per la micro-iniezione. Nel processo di micro-stampaggio ad iniezione, un polimero viene prima riscaldato e sciolto in maniera controllato e successivamente iniettato sotto pressione nello stampo. In questo modo, si ottiene la replica positiva ed accurata della geometria del componente direttamente sul materiale polimerico, come nel caso, ad esempio, di superfici micro-strutturate e di micro-filtri per applicazioni medicali.

Tecnologie di additive manufacturing: dal design creativo alla funzionalità di nuove antenne 5G

Le tecnologie di additive manufacturing consentono di produrre dispositivi freeform aventi geometria squisitamente tridimensionale, anche inspirata a forme esotiche, agevolandone così la loro prototipazione rapida e dando concretezza anche ai design più complessi.
In questo contesto, CNR-STIIMA, in collaborazione con il Politecnico di Bari, ha realizzato prototipi di antenne dielettriche per lo standard 5G, utilizzando in particolare i processi di estrusione – FDM e di fotopolimerizzazione – SLA. I materiali utilizzati sono polimeri termoplastici, tra cui il biodegradabile acido polilattico-PLA e resine fotopolimeriche. L’approccio innovativo del design tridimensionale delle antenne 5G, combinato con le tecnologie ed i materiali scelti, ha permesso di produrre prototipi performanti per lo standard, caratterizzati da banda larga ed alto guadagno, ma anche da ridotto volume. Tali caratteristiche aggiuntive di leggerezza e dimensioni contenute strizzano l’occhio anche ad applicazioni più avanzate, quali l’aerospazio, e, nel caso di utilizzo di polimeri biodegradabili, mirano a contenere l’impatto del prodotto sull’ambiente.