Casi di studio

I ricercatori del Montana ottengono una svolta nei chip microfluidici stampati in 3D

Un team del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale della Montana State University ha sviluppato una nuova tecnica per la stampa 3D di chip microfluidici. Il nuovo metodo è in grado di stampare in 3D direttamente su un substrato di vetro per creare sottili canali fluidi che misurano meno di un millimetro di larghezza. Secondo quanto riferito, il nuovo processo è più rapido ed economico rispetto ai metodi di produzione di microfluidica più convenzionali.

La ricerca innovativa è stata condotta da Stephan Warnat, assistente professore presso il Norm Asbornson College of Engineering della MSU, e potrebbe avere importanti applicazioni nella produzione di prototipi personalizzati di chip microfluidici economici. Secondo Warnat, il costo dei materiali per produrre i chip è solo di circa un dollaro, mentre il tempo di consegna è di circa un giorno, dall’inizio della produzione al collaudo finale.

Tradizionalmente, i chip di microfluidica sono realizzati utilizzando un processo di incisione o un processo in cui parti del chip sono mascherate e sottili strisce di materiale vengono depositate chimicamente. Il vetro è rimasto il materiale più vantaggioso per i chip microfluidici grazie alla sua trasparenza, il che rende possibile visualizzare chiaramente il liquido al microscopio. Una delle sfide della stampa 3D dei canali microfluidici è stata la difficoltà di stampare su vetro senza che i canali non fossero incondizionati.

Sensore micro-lavorato utilizzato nella ricerca

Il processo sviluppato dal team affronta questo problema e lo risolve. Nella sua ricerca, il team ha utilizzato una stampante 3D DLP MiiCraft 50 e Clear BV007, una resina con bassa viscosità e trasparenza. Adattandosi al processo di stampa, il team è stato in grado di stampare la resina direttamente sul vetro. Come bonus, il materiale si è anche unito bene con piccoli sensori realizzati con sottili fogli di metallo. Questi sensori, prodotti nel Montana Microfabrication Facility, possono essere integrati in chip microfluidici per misurare la corrente elettrica e rilevare determinati minerali nell’acqua.

“Queste stampanti 3D sono praticamente disponibili a chiunque”, ha dichiarato Michael Neubauer, uno studente laureato MSU che è stato coautore dello studio. “Davvero quello che abbiamo fatto è mettere insieme queste tecniche in modo semplice e che la maggior parte delle persone può realizzare nei propri laboratori. La speranza è che altri esperti nei loro campi possano seguire questi metodi per creare applicazioni davvero interessanti”.

Il processo di stampa 3D sarà implementato presso la Montana State University nel laboratorio di Warnat, consentendo la produzione di microsensori convenienti per misurare la qualità dei corsi d’acqua e del suolo. La tecnologia può anche essere utilizzata dal Centro MSU che è interessato a utilizzare i dispositivi microfluidici per studiare i microbi. “Il basso costo e le dimensioni ridotte di questi sensori li rendono molto interessanti per l’uso in applicazioni ambientali e industriali in cui si desidera effettuare molte misurazioni in più posizioni”, ha spiegato Christine Foreman, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biologica.

Lo studio di ricerca è stato recentemente pubblicato sulla rivista  Engineering Research Express. 

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