Una stampante 3D da tavolo può prelevare una resistenza, posizionarla all’interno di un pezzo in lavorazione e lasciare pronto all’uso un dispositivo elettronico al termine della stampa. Questo è il principio di Print & Place, un sistema creato da ricercatori dell’Università di Bristol e dell’Hasso Plattner Institute che sfrutta normali stampanti FDM senza modificarne l’hardware.
La tecnica trasforma la testina di stampa in uno strumento di prelievo e posizionamento. Invece di aggiungere un meccanismo specifico, deposita una piccola quantità di filamento sul componente, aspetta che si raffreddi e aderisca, quindi lo trasporta fino al punto previsto dell’oggetto. In seguito, il componente viene separato riscaldando nuovamente il filamento fino al suo punto di fusione oppure con un rapido movimento della testina che lo taglia per cesoiamento.
La proposta mira a fabbricare dispositivi elettronici funzionali integrando il posizionamento dei componenti, i collegamenti elettrici e il loro incapsulamento nel processo di stampa stesso. Il team ha inoltre presentato un flusso di lavoro per preparare il lavoro e generare un vassoio in cui caricare i componenti.
“Print & Place is a novel process that appropriates unmodified commodity FDM 3D printers to enable in-situ pick-and-place of electronic components”
— i ricercatori
Il filamento come strumento di assemblaggio
Il metodo si basa sull’adesione di una goccia di materiale termoplastico estruso e raffreddato. La testina preleva con essa un componente e lo posiziona nello strato corrispondente della struttura in costruzione. Quando arriva il momento di rilasciarlo, il filamento può essere fuso di nuovo oppure spezzato con uno spostamento brusco dello strumento.
Il lavoro spazia dai singoli componenti e dalle piste conduttive fino ai circuiti stampati già assemblati. La stampante alterna la fabbricazione della struttura al posizionamento di questi elementi; proseguendo la stampa, può lasciarli collegati e racchiusi nell’oggetto. In questo modo, l’elettronica non deve necessariamente essere inserita a mano dopo aver rimosso il pezzo dalla piattaforma.
L’Hasso Plattner Institute descrive un flusso che combina la progettazione meccanica ed elettronica con la preparazione del lavoro. Gli utenti progettano l’oggetto e i relativi circuiti in un componente aggiuntivo per Rhino, che genera anche il vassoio dei componenti. Poi caricano i pezzi nel vassoio stampato e la macchina li preleva e li posiziona nello strato indicato.
Hackster.io spiega che il software personalizzato si occupa sia di stampare il vassoio temporaneo dei componenti sia di eseguire i movimenti di posizionamento. Non è necessario modificare la stampante, anche se intervengono la progettazione dell’oggetto, la preparazione dei componenti e il programma che coordina la stampa con l’assemblaggio.
Una Prusa XL, componenti 0805 e un limite con i 0603
Il prototipo è stato realizzato attorno a una Prusa XL non modificata. Il team l’ha scelta per l’ampia superficie di stampa, che lascia spazio al vassoio dei componenti oltre che al modello. Per i test ha utilizzato filamento PLA di Bambu Lab ed Elegoo.
La macchina è riuscita a prelevare e posizionare componenti a montaggio superficiale di formato 0805, oltre a piste conduttive sottili fino a 1,25 mm. Ha anche potuto lavorare con circuiti stampati fino alle dimensioni di una scheda di sviluppo Adafruit Flora.
Il test ha evidenziato un limite chiaro: una resistenza 0603 era troppo piccola per il sistema. Il risultato definisce la dimensione minima che il prototipo è riuscito a gestire; i dati pubblicati non descrivono una capacità universale per qualsiasi stampante o componente, ma i test effettuati dal team con la propria configurazione.
La scelta di una stampante non modificata è centrale nella proposta: il sistema riutilizza la testina e il filamento di una macchina FDM disponibile, invece di richiedere una piattaforma progettata da zero per assemblare circuiti. Il metodo, tuttavia, dipende dalla possibilità di prelevare, trasportare e rilasciare il componente in modo affidabile; la resistenza 0603 è l’esempio concreto che è rimasto al di fuori delle capacità dimostrate.
Da un bruco luminoso a un robot che si allontana dalla base
Tra i dispositivi fabbricati figurano un bruco articolato illuminato, una calamita da frigorifero con LED e una lucciola robotica il cui movimento è prodotto dalle vibrazioni. Le dimostrazioni mostrano che Print & Place non si limita a depositare componenti in un involucro: integra parti elettroniche in oggetti in grado di svolgere una funzione.
La lucciola è l’esempio più significativo dell’intero flusso. Il team l’ha progettata perché fosse pronta a funzionare al termine della stampa e potesse “camminare” da sola fuori dalla piattaforma. L’Hasso Plattner Institute mette inoltre in evidenza un piccolo robot capace di allontanarsi camminando dalla base una volta completato, e mostra una calamita luminosa tra gli altri oggetti fabbricati.
L’obiettivo è evitare alcuni passaggi che di solito separano la stampa di un oggetto dal suo utilizzo: l’assemblaggio manuale dei componenti, una lunga post-elaborazione o il ricorso a filamenti ad alta resistenza elettrica. I ricercatori sostengono che automatizzare il posizionamento, il collegamento elettrico e l’incapsulamento durante la fabbricazione amplia la varietà di dispositivi producibili mediante manifattura additiva.
Questo non significa che qualsiasi progetto elettronico possa essere trasferito direttamente alla stampante. I test riportati hanno limiti dimensionali e la dimostrazione si basa su un flusso predisposto per progettare il pezzo e generare i movimenti di posizionamento. Il team mostra comunque un modo per fabbricare assemblaggi che includono componenti discreti, piste e schede, sempre entro le capacità del sistema testato.
Pubblicazione e un riferimento bibliografico discordante
Hackster.io riferisce che il lavoro è stato pubblicato negli atti della 39ª edizione dell’ACM Symposium on User Interface Software and Technology, UIST ’26, con accesso aperto. La pagina dell’Hasso Plattner Institute, invece, presenta la pubblicazione come “Print & Place” negli atti di CHI’26 e include anche la menzione “UIST 2026 BEST PAPER AWARD”. Le due pagine, quindi, non concordano su come identificare gli atti associati al lavoro.
L’Hasso Plattner Institute attribuisce il progetto a Oliver Child, Patrick Baudisch e Mike Fraser. La pagina lo colloca all’interno dell’Human Computer Interaction Lab, il cui obiettivo dichiarato è unire il mondo virtuale del computer e il mondo fisico dell’utente in un unico spazio.
La dimostrazione pubblicata fornisce come riferimento pratico la configurazione specifica testata: una Prusa XL intatta, PLA di Bambu Lab ed Elegoo, componenti 0805 come dimensione minima dimostrata e una scheda delle dimensioni di Adafruit Flora come massimo descritto. La resistenza 0603, troppo piccola in questi test, segna il limite più preciso comunicato dal team.
Fonti: Hackster.io, Hasso Plattner Institute
