RICERCA
Da Catania e Milano nuovi materiali per la manifattura additiva
L’università siciliana ed il Politecnico lombardo hanno unito le proprie forze per approfondire la tecnica di deposizione di filamento fuso

di Gianluca Cicala*

L’università di Catania ed il Politecnico di Milano hanno unito le proprie forze per sviluppare nuovi materiali per la manifattura additiva. L’obiettivo principale di questa ricerca ha riguardato la tecnica di deposizione di filamento fuso (FDM) ed è stata presentata sulla rivista “Journal of Applied Biomaterials and Functional Materials”.

Il bisogno di plastiche ingegneristiche studiate per la manifattura additiva, idonee all’utilizzo in applicazioni funzionali, è stata alla base di questa ricerca. Al fine di superare i limiti di temperatura di utilizzo (i.e HDT) delle plastiche utilizzate correntemente nella manifattura additiva, il gruppo di ricerca ha sviluppato, in collaborazione con l’azienda Roboze, alcuni nuovi filamenti in Polietereetereketone (PEEK) oltre ad avere esteso lo studio di filamenti rinforzati in carbonio.

Il PEEK è una valida alternativa ai metalli per impianti medici grazie alla sua eccellente biocompatibilità, unita ad una buona resistenza e rigidezza. Esistono diverse qualità di PEEK, come i Cytec APC-2, i quali sono qualificati per utilizzi aerospaziali. Il PEEK è anche ampiamente utilizzato in altre applicazioni grazie alla sua elevata resistenza chimica.

I filamenti di PEEK sono stati prodotti in un impianto pilota disponibile presso l’unità di ricerca dell’Università degli studi di Catania. I fili prodotti hanno mostrato un’ottima tolleranza del diametro (± 0.03 mm). I filamenti in PEEK sono stati stampati utilizzando la stampante Roboze 400+ (Fig.1), la quale è stata sviluppata dal team Roboze specificatamente per lavorare alle temperature elevate (es. ~400°C) richieste per la stampa del PEEK.

I filamenti di PEEK sono stati caratterizzati rispetto alle loro proprietà meccaniche mostrando ottimi risultati (Fig. 2). Inoltre, sono stati effettuati test di resistenza in temperatura confermando valori di temperatura di utilizzo continuo di 250°C.

Sulla base di questi risultati, Roboze ha sviluppato insieme ad altri clienti, diversi componenti funzionali in svariati ambiti. La Fig.4 mostra un componente in PEEK che sta lavorando attualmente in un impianto di produzione. Una pompa dell’acqua (Fig.5) per applicazioni automobilistiche è stata interamente stampata in PEEK ed è attualmente in fase di test operativo.

Quando, invece, si sono rivelate necessarie proprietà meccaniche a trazione e a flessione, è stato utilizzato nylon rinforzato con fibra di carbonio (Fig. 6).

Lo straordinario sviluppo dei filamenti di PEEK apre nuove possibilità per l’incremento degli usi della tecnologia FDM nelle applicazioni. L’azienda Roboze e i team dell’Università di Catania e del Politecnico di Milano sono all’avanguardia in questo sviluppo e sono pronti a lanciare altri nuovi filamenti ingegneristici.

* Ingegnere e docente (PhD)
University of Catania

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