In questo laboratorio si possono intraprendere tutti i passi necessari per modellizzare e poi realizzare il proprio prototipo tridimensionale. È un laboratorio di servizio pertanto le applicazioni dei prototipi realizzati possono essere le più svariate, quali supporti personalizzati per fibre ottiche e per componenti ottici, oppure basi per fantocci. La personalizzazione è garantita dalla presenza di stampanti 3D e dei software necessari per il rendering e la stampa (Attività Prototipazione e stampa 3D). Inoltre si studiano le interazioni dei nuovi materiali per la stampa 3D con la luce nell’ambito della teoria della diffusione (Attività Studio dell’interazione luce-materiali per la stampa 3D).

Prototipazione e stampa 3D

Oltre a diverse stampanti 3D, il laboratorio dispone di un PC dotato dei software necessari per la creazione dei modelli 3D degli oggetti desiderati e per la creazione dei file necessari per la stampa 3D dei pezzi creati (es., Rhinoceros, Simplify3D, oltre che altri software liberamente scaricabili dal web).
Si può procedere quindi alla prototipazione dell’oggetto e poi alla stampa con una delle stampanti 3D a disposizione, a filamento o a resina.
È presente una vasta gamma di filamenti differenti per materiale, colore e caratteristiche meccaniche (PLA; FLEXIBLE, ecc.).
I pezzi stampati possono essere lavorati meccanicamente dopo la stampa. Tipici trattamenti sono, ad esempio, la rifinitura dei fori, l’inserimento di parti meccaniche, viti ed altro. Il tutto è possibile grazie alla presenza di utensili appositi.
In figura, si ha un esempio di un pezzo interamente stampato e trattato nel laboratorio. Si tratta di una sonda per misure non invasive di spettroscopia ottica fNIRS sul cervello di un volontario. È costituito da PLA non flessibile, ma la sua ingegnerizzazione ha permesso di renderlo leggermente flessibile in modo da adattarsi alla forma della testa. Nei fori si inseriscono le fibre ottiche che emettono e ricevono luce, dopo essere state opportunamente fissate.

Studio dell’interazione luce-materiali per la stampa 3D

L’utilizzo dei materiali stampati in 3D, come il PLA o l’ABS, per la costruzione di oggetti (probe, tappi per phantom ecc.) pensati per applicazioni all’interno dell’ottica diffusiva (fNIRS, DCS, RAMAN, …) ha portato alla necessità dello studio dell’applicabilità di questi materiali in questo settore. Essi erano stati ampiamente studiati da un punto di vista meccanico, chimico, ma poco si trovava in letteratura riguardo alle loro applicazioni ottiche (solo qualche informazione in ambito UV). Pertanto si è cominciato a studiarli in modo più concreto, scoprendo particolari caratteristiche (Amendola et al).
Per esempio alcuni filamenti di PLA nero (come mostrato dalla foto e dallo spettro in trasmittanza della figura accanto), sono in realtà trasparenti alla radiazione rossa e infrarossa, caratteristica che non è compatibile con l’utilizzo in tecniche di spettroscopia a singolo fotone.
Il laboratorio è attivo nella loro continua caratterizzazione, e si sta muovendo nella direzione dello studio delle loro proprietà ottiche in termini di coefficiente di scattering e assorbimento.

Attrezzature

• 2 Stampanti 3D a filamento con doppio estrusore e piatto riscaldato (Sharebot NG);
• 1 Stampante 3D a filamento DELTA (3D Delta WASP 2040);
• 1 Stampante 3D a filamento PRUSA (i3 MK3S+);
• 1 Stampante 3D a filamento (Geeetech I3 X PRO);
• 1 Stampante 3D a filamento (Geeetech A20M);
• 1 Stampante 3D a resina (Elegoo Saturn 4K);
• 1 Macchina di wash and cure (ANYCUBIC Wash and cure 2.0, 2 in uno).