MONDO ACCADEMICO

La rinascita dei termoindurenti con la stampa 3D

L'utilizzo di questi materiali nella produzione additiva sta aprendo una vasta gamma di possibilità

di GIANLUCA CICALA*

I polimeri termoindurenti sono ampiamente utilizzati per la loro buona resistenza termica, meccanica, durabilità e per la loro facile lavorazione. Tuttavia, se si guarda alla stampa 3D, molte tecnologie si concentrano sull'uso dei materiali termoplastici. Ad esempio, la maggior parte degli hobbisti possiede una stampante 3D che utilizza filamenti termoplastici. Tuttavia, molti big player come, ad esempio Prusa e Zortrax, hanno compreso il valore della stampa 3D termoindurente lanciando sul mercato stampanti SLA o UV LCD.

Queste tecnologie si basano sull'utilizzo di resine termoindurenti fotopolimerizzabili che consentono di ottenere un'elevata risoluzione (cioè 50 µm) e finiture superficiali molto lisce. Altri top player, come Photocentric, hanno compreso le potenzialità dell'utilizzo delle resine termoindurenti molti anni fa. Photocentric ha ottenuto risultati impressionanti con le sue tecnologie di luce diurna che hanno reso possibile le fabbriche del futuro. Come caso esemplare per i loro risultati durante il primo blocco dovuto alla pandemia, Photocentric ha messo in atto la sua tecnologia di stampa 3D brevettata per fornire milioni di articoli di visiere ogni mese per i lavoratori in prima linea che raggiungono l'obiettivo di stampare in 3D 5000 parti al giorno.

Le tecnologie di Photocentric consentono di realizzare stampe con volumi medio grandi utilizzando schermi LCD di dimensioni crescenti. Le loro stampanti Magna raggiungono un volume di costruzione di 510 x 280 x 350 mm. Tuttavia, i problemi di distacco delle parti dal film della vasca limitano in qualche modo la possibilità di stampare parti di grandi dimensioni su questo tipo di macchina basata sul movimento dal basso verso l'alto della piattaforma di costruzione.

Le dimensioni delle parti non sono un fattore limitante se la stampa del termoindurente viene utilizzata su macchine a estrusione operanti su un telaio automatizzato o se viene utilizzato un bagno molto grande e laser che colpiscono la superficie del liquido per la parte superiore. Tuttavia, i recenti progressi che possono essere di grande interesse per il campo dei compositi sono stati ottenuti utilizzando macchine basate sull'estrusione. Due esempi rilevanti dei possibili risultati di questa tecnologia sono riportati da Magnum Venus Products (MVP) e Massivit.

MVP ha sviluppato la cosiddetta Reactive Additive Manufacturing (RAM), che si dice sia la prima e unica macchina di produzione additiva termoindurente su larga scala al mondo che consente la stampa 3D di materiali termoindurenti per prototipi e parti di produzione. Il materiale utilizzato per la stampa è uno speciale grado poolyester denominato prd-1520 sviluppato da Polyint. La macchina RAM può essere utilizzata per la prototipazione.

Massivit è un leader globale che sin dal suo inizio ha compreso il potenziale della produzione additiva di termoindurenti basata sull'estrusione. Partendo dalla stampa di oggetti di grandi dimensioni nelle industrie pubblicitarie si stanno ora spostando nei settori dell'utensileria. Un caso di studio esemplare è la produzione di strumenti di termoformatura prodotti per ACS Hybrid Inc ottenuti utilizzando il Massivit 1800Pro. Questa tecnologia ha fatto progressi impressionanti ricevendo i premi ACE per l'eccellenza dei compositi con il MASSIVIT 10000 che si afferma riduca i tempi di produzione degli stampi dell'80% e risparmi fino al 90% del lavoro manuale. Il modello dello strumento viene creato con un gel sacrificale, polimerizzabile ai raggi UV utilizzando la tecnologia brevettata Gel Dispensing Printing Technology (GDP) di Massivit 3D. Dopo la stampa, l'utensile desiderato viene prodotto mediante fusione di materiali tecnici termoindurenti utilizzati per gli utensili. Altri esempi includono lo sviluppo di attrezzature per il sedile.

L'uso di termoindurenti nella produzione additiva sta aprendo una vasta gamma di possibilità, come dimostrato da Carbon3D e Nexa3D con i loro approcci di stampa continua. Tuttavia, ancora una volta sono stati raggiunti sviluppi interessanti per le applicazioni nei settori dei compositi utilizzando la produzione additiva basata sull'estrusione. Due aziende esemplari sono Moi Composites e Continuous Composites. MOI ha presentato diversi casi di studio interessanti che vanno dallo scafo della barca MAMBO, al telaio BMX e agli allineatori dentali. Allo stesso modo, la tecnologia Continuos Composites inizia con una fibra secca continua che viene impregnata in situ con una resina termoindurente a polimerizzazione a scatto su misura fornita dall'effettore finale. Continuos Composites ha collaborato con ARKEMA per offrire un'ampia gamma di matrici termoindurenti adatte alla sua tecnologia a marchio N3xtdimension.

Professore di Scienza e Tecnologia dei Materiali (Università di Catania)

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