Stampa 3D: nuovi compound per una tecnologia in crescita

La diffusione della stampa 3D fa sì che si ampli anche la gamma dei polimeri utilizzabili. Ecco una breve rassegna di quanto recentemente sviluppato ed in sviluppo.

AIMPLAS, il centro di tecnologia per le materie plastiche spagnolo, molto attivo nella ricerca e sviluppo di polimeri per applicazioni 3D, sta lavorando su quattro filoni principali. Il primo si occupa dell’introduzione di nuove funzionalità e dello sviluppo di polimeri con caratteristiche meccaniche o elettriche migliorate, di biocompatibilità o termoconducibilità; Il secondo filone tratta dell’incorporazione di filler come il legno o la nanocellulosa; il terzo si focalizza sui polimeri strutturali; il quarto si occupa dell’affinamento delle proprietà reologiche e meccaniche dei materiali riciclati per ottenere prodotti con alto valore aggiunto da materiali di scarto. AIMPLAS sostiene che per ottenere un processo di stampa 3D competitivo è necessario perfezionare materiali ed apparecchiature, ad esempio per evitare post trattamento superficiale, aumentare la velocità di estrusione. Oltre a ciò, un altro aspetto sul quale stanno lavorando è il controllo dell’umidità dei filamenti durante il processo, visto che molti polimeri utilizzati in questi processi sono sensibili all’umidità. AIMPLAS ha creato un gruppo di lavoro che comprende ricercatori nel campo dei polimeri e specialisti della stampa 3D ed ha partecipato al programma di ricerca europeo “Nanomaster” nel quale sono stati sviluppati compound e filamenti con grafene e grafite espansa che sono risultati avere migliore conducibilità elettrica e finitura superficiale migliore rispetto a quanto ora ottenibile oltre ad essere stampabile a velocità più alta di quanto attualmente possibile.

Lati e Filoalfa hanno deciso di operare in sinergia proponendo, sul mercato delle stampanti 3D, filamenti sviluppati con materiali di elevato contenuto tecnologico. La prima proposta è un compound termoplastico elettricamente conduttivo ottenuto con nanotubi di carbonio. Il filamento elettricamente conduttivo permette il trasferimento di piccole correnti, quindi di segnale e informazione. La deposizione di piste conduttive tramite stampa 3D rende potenzialmente possibili applicazioni innovative (medicale, E&E, telecomunicazioni). Lati asserisce che Il comportamento elettrico del filamento è di tipo non ohmico e con una resistenza di volume tipica attorno ai 10 ohm*cm. Questa peculiarità sarebbe tipica di molti semiconduttori ed ancora in fase di ulteriore studio ma porterà, sempre secondo Lati, allo sviluppo di applicazioni nuove e di elevato contenuto tecnologico.

L’olandese ColorFabb, in collaborazione con Witcom ha sviluppato un composito a base copoliestere contenete il 20% di fibra di carbonio. L’azienda asserisce che, pur non essendo una novità l’utilizzo delle fibre di carbonio per queste applicazioni, il prodotto possiede un mix ottimale di caratteristiche, tra cui un modulo a flessione di 6,2 GPa (valore doppio rispetto al PLA), ed un allungamento a rottura di circa 8 – 10 % a cui vanno aggiunte un valore di Tg di 80 °C, alti viscosità e melt strenght nonché buone accuratezza e stabilità dimensionali. È facilmente processabile e ha un aspetto matt. ColorFabb sta sviluppando ulteriori prodotti: materiali per supporti che possano essere dissolti, materiali per applicazioni ad alta temperatura rinforzati e non, materiali flessibili, materiali caricati con metalli, materiali per applicazioni specifiche nel settore auto.

DSM propone due materiali: un copoliestere ed una poliammide. Il copoliestere, flessibile, viene suggerito per applicazioni E&E, sport ed altre applicazioni sofisticate; possiederebbe una migliore resistenza chimica ed agli UV rispetto ad altri polimeri flessibili (ad es. I poliuretani termoplastici, TPU) ed un allungamento a rottura del 400%; sarebbe stabile durante il processo che risulterebbe più veloce e con una migliore adesione strato su strato se comparato agli attuali ABS, PLA e TPU. La PA sarebbe stata sviluppata per applicazioni sofisticate nei settori E&E ed auto, il materiale sarebbe resistente e duttile e sopporterebbe ambienti critici e temperature fino a 150 °C.

Covestro collabora con Polymaker per sviluppare una nuova linea di materiali a base PC per la stampa 3D. I primi due prodotti ottenuti possono essere trasformati a 250 – 270 °C invece di 300 – 320 °C e la loro tendenza alla deformazione sarebbe notevolmente ridotta. Secondo Covestro il materiale ha un’alta resistenza termica comparato con quelli attualmente utilizzati per la stampa 3D, può sopportare temperature superiori ai 100 °C, rendendolo idoneo per l’illuminotecnica e tutte quelle applicazioni che richiedono buona stabilità strutturale quando esposte al calore. Il prodotto sembra mantenere buona resistenza meccanica quando sottoposto a qualsiasi tipo di deformazione, mantenendo anche buona durezza e resistenza all’impatto. Può essere post trattato con sabbiatura, sovra verniciato ecc.

Polimotor 2 è un progetto che si prefigge di sviluppare e produrre un motore per competizioni automobilistiche composto solamente da materie plastiche. La camera a pressione è prodotta con tecnologia 3D di sinterizzazione laser selettiva (SLS) utilizzando una polvere di PA6 con 40% di sfere vetro di Solvay Engineering Plastics. Solvay Specialty Polymers invece fornisce PEEK per lo stampaggio 3D delle parti che alimentano il motore di carburante (iniettori).

Lehmann&Voss ha sviluppato materiali per applicazioni di sinterizzazione laser e l’azienda si indirizza su produzioni industriali, non sulla prototipazione, lavorando in stretta collaborazione con gli OEM, asserendo che i clienti necessitano di soluzioni tailor-made che essi possano controllare. Secondo L&V questo tipo di tecnologia 3D offre un ulteriore grado di libertà al design e nuove opportunità ingegneristiche che non la fanno competere ma la rendono complementare allo stampaggio ad iniezione e alle altre tecnologie di trasformazione. L’azienda sta sviluppando prodotti per la sinterizzazione laser che spaziano dal PP al PEEK.

NatureWorks, con il PLA, ha deciso di sostituire le stireniche ed ha sviluppato un materiale che rivaleggia con l’ABS in termini di impatto e tenuta termica e può essere utilizzato per la stampa 3D di beni durevoli sia domestico che industriale oltre ad essere una opzione per la prototipazione di parti per stampaggio ad iniezione.

La statunitense Clean Strands ha lanciato filamenti per la tecnologia 3D prodotti con materiali sostenibili che comprendono fondi di caffè riciclati, alghe non OMG, trucioli di legno. I prodotti sono acquistabili solo online e comprendono otto tipi filamenti disponibili in più di 50 colori e dimensioni differenti.

Fonti:

Compounding World – Maggio 2016 – “New polymers extend scope for 3D print”

www.lati.com