L’effetto delle proprietà dei materiali e dei parametri di processo sulla costruibilità e e sull’adesione fra gl strati nella stampa 3d a cemento

Oggi la stampa 3D con il cemento viene utilizzata da aziende e ricercatori di tutto il mondo perché sperano di sfruttare tutti i vantaggi classici della stampa 3D, dall’accessibilità alla maggiore velocità di produzione e la capacità di creare geometrie più complesse, spesso a significare che i prodotti e i prototipi che non sono possibili prima possono ora essere fabbricati. E anche se c’è un crescente senso di accettazione della tecnologia, i ricercatori spiegano che ci sono ancora pochi dati riguardanti materiali e parametri di processo.

“Un materiale morbido e scorrevole è facile da estrudere”, hanno spiegato i ricercatori. “D’altra parte, un materiale rigido può sostenere il peso di più strati, anche se ha bisogno di più pressione per l’estrusione. Tuttavia, la rigidità di un materiale cementizio cambia nel tempo a causa della continua idratazione. Di conseguenza, potrebbe non essere estrudibile dopo il suo periodo di riposo. Inoltre, a volte questo si traduce in una scarsa forza di adesione all’interfaccia dovuta alla mancanza di umidità, a contatti meccanici e alla presenza di pori nel substrato. “

Una mancanza di umidità superficiale può influire sulla resistenza inter-strato e sui parametri di processo. L’adesione inter-strato è una sfida comune, ei ricercatori hanno suggerito numerose correzioni, dall’aumentare il contratto meccanico tra gli strati o persino a spruzzare la pasta di cemento nella zona interessata.

Per questo progetto, i ricercatori hanno aggiunto una “piccola quantità di nanoclay” per aggiungere forza e tixotropia. La nanoclay ha mostrato qualità anisotropiche e ha mostrato la massima resistenza alla compressione quando testata nella direzione della deposizione dello strato.

“Nanoclay ha una carica negativa sui suoi volti e una carica positiva alle sue estremità. Durante il flusso del materiale, tende a separarsi l’uno dall’altro dalla repulsione elettrica tra cariche simili. D’altra parte, a riposo, si floccula con estremità opposte, aumentando allo stesso tempo la tensione di snervamento e la viscosità “, hanno affermato i ricercatori, sottolineando che la nanoclay non è utile per aumentare il tasso di irrigidimento.

I ricercatori hanno notato i macro pori, teorizzando che stavano indebolendo il 3D stampato, aumentando con materiali più alti in tixotropia.

“La riduzione della distanza di stallo al di sotto della dimensione dell’apertura dell’ugello (larghezza) ha avuto un impatto positivo sul miglioramento della forza di adesione della miscela NM, che può essere spiegata dalla diminuzione della porosità nella zona dell’interfaccia”, hanno concluso i ricercatori. “L’impatto della distanza di stallo dell’ugello è risultato più pronunciato per il materiale con un maggiore valore di sollecitazione di snervamento.

“Nel lavoro futuro, saranno studiati altri parametri come la velocità di strutturazione, la ruvidità, le condizioni ambientali e l’effetto degli additivi chimici per ottenere nuove conoscenze sulla forza del legame tra strati nel processo di stampa concreta”.

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