Analisi degli errori nella Fabbricazione Additiva in nylon di parti rivestite con prodotti protettivi

Con l’avanzare dei materiali di stampa 3D, è possibile creare parti stampate 3D più resistenti. La porosità è un problema che affligge molte parti stampe 3D, incluse quelle prodotte con tecnologia FDM. Uno dei punti deboli della FDM è lo scarso legame tra gli strati, il che si traduce in pori piccoli e meno forza rispetto all’ideale. Altri fattori possono indebolire le parti, a seconda del materiale. Il nylon è generalmente un eccellente materiale di stampa 3D, ma tende ad assorbire l’umidità, riducendo sia la resistenza che la rigidità.

In un nuovo documento intitolato “Failure Analysis di Fabbricazione Additiva in nylon di parti rivestite con prodotti protettivi” , un gruppo di ricercatori ha esplorato la possibilità di applicare un rivestimento protettivo sopra le parti in nylon stampata in 3D per ridurre la porosità e assorbimento di umidità. Hanno testato la resistenza e la rigidità delle parti e l’assorbimento d’acqua dopo l’applicazione dei rivestimenti, nella speranza di aprire nuove applicazioni per le parti stampate in nylon 3D.

I ricercatori hanno stampato in 3D due campioni utilizzando una stampante Mark Two 3D di Markforged . Hanno poi applicato due diversi materiali protettivi ai campioni: l’elastomero poliuretanico 10Excellent (indicato come Exc) e il silicone liquido Rubson SL 3000 (Rub). Entrambi sono utilizzati nelle applicazioni impermeabilizzanti per esterni. Dopo essere stati trattati e asciugati per 24 ore, i campioni stampati in 3D sono stati collocati su un mucchio di carta da filtro immerso in acqua. Periodicamente, i campioni sono stati rimossi dall’acqua e pesati. Sui campioni sono stati quindi eseguiti test di compressione e di tensione per determinare la tensione di snervamento e tensione, lo stress e la tensione del plateau e lo sforzo e la sollecitazione finali.

Campioni rivestiti con Exc e Rub: a) campioni di compressione; b) campioni di trazione
“Sebbene il silicone presenti buone proprietà di resistenza alle intemperie al nylon, il prodotto Rub è stato trovato poco aderente alla poliammide”, affermano i ricercatori. “Il prodotto in poliuretano Exc ha presentato risultati di assorbenza idrica decisamente migliori rispetto al prodotto Rub. È noto che il nylon puro a struttura polare attira l’umidità poiché si lega alla molecola d’acqua dell’idrogeno. Tuttavia, la poliammide in presenza di poliuretano, realizza un legame idrogeno tra le molecole di rivestimento, che riduce l’assorbimento di acqua “.
A causa del legame dell’idrogeno che avviene tra poliammide e poliuretano, i ricercatori continuano, è possibile che il rivestimento in poliuretano agisca come un plastificante, influenzando le proprietà del materiale come la resistenza e la rigidità, diminuendole, infatti. Ma la diminuzione di forza e rigidità non era significativa, e la riduzione dell’assorbimento di acqua dal rivestimento ha reso il trattamento degno di questo.

Guasto di due provini rivestiti con prodotto Sfregato: a), b) con angolo raster di 90º; c), d) con un angolo raster di 45º
“Questi risultati indicano che il rivestimento di parti FDM con prodotti a base di poliuretano è un nuovo modo per ottenere parti in poliammide con proprietà migliorate di assorbimento dell’acqua, che potrebbero contribuire a un’ampia gamma di applicazioni”, concludono i ricercatori. “Sebbene sia stata rilevata una diminuzione della resistenza e della rigidità dei campioni di nylon rivestiti con poliuretano, mostrano comunque proprietà meccaniche accettabili per le applicazioni non portanti, con una notevole riduzione delle proprietà di assorbimento dell’acqua.”
Le parti stampate in Nylon 3D sono studiate per l’uso in applicazioni mediche e sono già utilizzate nell’industria automobilistica. Entrambe queste applicazioni potrebbero beneficiare di parti che assorbono meno umidità delle parti non trattate.

Gli autori del documento includono M. Miguel, M. Leite, AR Ribeiro, L. Reis e MF Vaz.

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