Riassunto analitico
Con il termine manifattura additiva (additive manufacturing), comunemente conosciuta anche come stampa 3D, si intende un gruppo di tecnologie produttive che, a partire dalla definizione matematica di un oggetto tramite modello CAD tridimensionale, permettono di ricostruire l’oggetto attraverso la deposizione di materiale in strati successivi e quindi in modo additivo. A differenza delle tradizionali tecniche di produzione, la costruzione additiva permette una completa libertà di progettazione ed è di particolare interesse nella prototipazione, per la produzione ad esempio di piccoli lotti di pezzi, oggetti personalizzati e componenti di ricambio.
La stereolitografia (SLA) è una tecnica di stampa 3D basata sulla foto-polimerizzazione di una resina liquida. In particolare, un raggio laser illumina, in modo controllato, uno strato predefinito di resina, seguendo il modello 3D dell’oggetto, portando alla polimerizzazione e solidificazione della resina, questo processo viene ripetuto un certo numero di volte in modo da costruire l’intero oggetto strato dopo strato.
L’obiettivo di questa attività di ricerca è lo sviluppo di resine foto-polimerizzabili che possano essere utilizzate per la stampa 3D mediante SLA per l’ottenimento di materiali con proprietà termo-meccaniche controllate e proprietà funzionali. La resina base utilizzata come principale componente delle formulazioni è un polietilene glicole diacrilato (PEGDA) a cui sono stati aggiunti in opportune percentuali monomeri e oligomeri reattivi al fine di ottenere una serie di formulazioni. Con lo scopo di ottenere una formulazione con proprietà funzionali, al PEGDA è stata aggiunta una quantità nota di grafene ossido in forma di sospensione acquosa.
Queste formulazioni sono state reticolate mediante irraggiamento UV e i materiali ottenuti sono stati sottoposti ad una dettagliata caratterizzazione termica e termo-meccanica. Queste analisi dimostrano come, variando la tipologia e la quantità di monomeri e oligomeri utilizzati, si possano ottenere materiali con diverse proprietà termo-meccaniche rispetto a quelle del materiale ottenuto con la resina base.
Sui materiali additivati sono state inoltre eseguite prove di conducibilità elettrica che dimostrano come l’aggiunta di grafene ossido porti a un leggero miglioramento delle proprietà elettriche del materiale.
Utilizzando le resine tal quali e additivate con grafene ossido sono stati inoltre prodotti mediante stampa 3D SLA provini, oggetti e prototipi di vario tipo.
In questa attività di tesi si è quindi dimostrato che formulando in modo opportuno oligomeri e monomeri acrilati è possibile ottenere materiali con proprietà termo-meccaniche variabili e proprietà funzionali che possono quindi essere controllate e scelte anche in funzione dell’applicazione finale del materiale. Si è infine dimostrato che queste formulazioni possono essere utilizzate come resine per SLA per la stampa 3D di oggetti con una buona risoluzione.
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