Fisici di Amsterdam Sviluppano Stampa 3D di Ghiaccio Puro Tramite Raffreddamento Evaporativo

Fisici dell'Università di Amsterdam hanno presentato nel dicembre 2025 una nuova metodologia di fabbricazione additiva capace di produrre modelli complessi costituiti interamente da ghiaccio puro, senza ricorrere a refrigerazione esterna, substrati freddi o criogenia. La tecnica sfrutta i principi termodinamici del raffreddamento evaporativo all'interno di una camera a vuoto per solidificare l'acqua durante il processo di stampa.

La procedura si basa sull'estrusione di un getto d'acqua estremamente sottile, con un diametro di circa 16 micrometri, in un ambiente a pressione ultrabassa. Questa pressione ridotta accelera l'evaporazione molecolare del flusso d'acqua, sottraendo calore latente al resto del getto e inducendo un raffreddamento progressivo fino a raggiungere uno stato di liquido super-raffreddato, ben al di sotto del punto di congelamento di 0 °C. Il successo del concetto è stato dimostrato con la stampa tridimensionale di un modello di abete natalizio alto otto centimetri, completato in circa 26 minuti. Lo studio è stato formalmente documentato in un preprint su arXiv da Menno Demmenie, Stefan Kooij e Daniel Bonn.

Quando il getto super-raffreddato entra in contatto con il substrato o con lo strato di ghiaccio depositato in precedenza, si solidifica quasi istantaneamente, consentendo una costruzione stabile strato su strato di geometrie complesse. Questo meccanismo evita la sfocatura tipica di altri metodi di stampa e permette la creazione di strutture senza supporti, mantenendo la stabilità anche per sbalzi inclinati fino a 48° rispetto all'orizzontale. Una volta disattivata la pompa del vuoto, l'oggetto si scioglie in acqua pulita, senza lasciare residui chimici o particelle estranee, un requisito fondamentale per applicazioni di alta precisione.

I ricercatori sottolineano il vantaggio economico e la semplicità di questo approccio rispetto ai sistemi che impiegano azoto liquido o elio. L'esperimento offre anche una visualizzazione diretta di principi termodinamici fondamentali, come il calore latente e le transizioni di fase dipendenti dalla pressione, come evidenziato dal Professor Daniel Bonn. Le applicazioni spaziano dalla biologia all'ingegneria dei tessuti, dove le impalcature di ghiaccio puro possono servire da supporti temporanei per la crescita cellulare, dissolvendosi senza lasciare traccia.

Un'ulteriore implicazione di rilievo riguarda l'esplorazione spaziale. Le condizioni di bassa pressione necessarie per il processo sono intrinsecamente presenti sulla superficie di Marte, dove la pressione superficiale si aggira intorno ai 6 mbar. Questa compatibilità apre la possibilità di stampare strutture in situ utilizzando l'acqua locale, allineandosi con i concetti di Utilizzo delle Risorse In Situ (ISRU) per futuri avamposti umani, specialmente in aree come Amazonis Planitia, ricche di ghiaccio d'acqua superficiale.