Ricercatori cinesi sviluppano nuovi inchiostri polimerici fotocromatici ad alte prestazioni per la stampa 3D SLA e DLP
I ricercatori cinesi hanno recentemente fatto un passo avanti che sembra una promessa significativa per il futuro della stereolitografia e della tecnologia di elaborazione della luce digitale. Queste due tecniche di stampa 3D utilizzano inchiostri speciali che si induriscono con l’esposizione alla luce e sono in grado di produrre oggetti con una buona struttura e 
proprietà del materiale rispetto alla più semplice stampa 3D FDM. Il principale fattore limitante è la qualità dell’inchiostro stesso, in quanto determina la qualità dell’oggetto stampato 3D finito. È stato sviluppato un nuovo inchiostro di poliimmide fotopolimerizzabile privo di solventi che ha ottenuto risultati migliori nei test rispetto a molti altri materiali attualmente utilizzati.
I ricercatori del Lanzhou Institute of Chemical Physics (LICP) presso l’Accademia cinese delle scienze volevano fabbricare un nuovo materiale che avrebbe ampliato le possibilità della stampa 3D oltre la produzione di oggetti ornamentali o prototipi. La squadra, composta da Yuxiong Guo, Zhongying Ji, Yun Zhang, Xiaolong Wang e Feng Zhou, ha ricevuto il sostegno della China West Light Foundation dell’Academy of Sciences, del LICP Special Recruitment Project, della Natural Science Foundation della provincia di Gansu e della Gansu Puruite Technology Co., Ltd. I risultati del loro progetto, che si è rivelato un grande successo, sono stati ora pubblicati sul Journal of Materials Science.
I materiali esistenti più comunemente utilizzati per la tecnologia SLA o DLP tendono ad essere resine epossidiche o esteri acrilici. Mentre questi sono in grado di produrre geometrie complesse e strutture relativamente robuste, le condizioni più difficili tendono ad esporre rapidamente le loro debolezze, quindi gli oggetti prodotti con questo tipo di stampa 3D sono generalmente limitati in termini di funzionalità. Il nuovo inchiostro consentirà la produzione di strutture molto più resilienti in termini di resistenza al calore ed è anche altamente solubile, che è un’altra proprietà chiave per gli inchiostri da stampa 3D in quanto riduce la necessità di solventi aggiuntivi che influenzeranno la qualità di stampa finale.
Il documento pubblicato, “Inchiostri poliimmidici senza solvente e fotocurabili per stampa 3D”, contiene alcuni dettagli sul processo chimico che ha prodotto questo nuovo ed entusiasmante materiale di stampa 3D. Si dice che “oligomeri di poliimmide terminati con anidride maleica con un innesto di glicidilmetacrilato sono stati preparati mediante imidazione in un unico passaggio di gruppi idrossilici fenolici contenenti diammina e dianidride aromatica in solvente ad alto punto di ebollizione, seguita dalla reazione di glicidilmetacrilato con i gruppi idrossilici fenolici La buona solubilità degli oligomeri nei diluenti reattivi ha permesso la formazione di un inchiostro fotocurabile privo di solventi. ” Una volta completato, l’inchiostro è stato utilizzato in una stampante DLP 3D per produrre una gamma di oggetti diversi.
La stampa 3D con l’inchiostro ha avuto successo, producendo geometrie complesse e strutture complesse senza troppe difficoltà. Il test delle proprietà dei materiali degli oggetti stampati in 3D è stato il passo successivo. Gli oggetti sono stati polimerizzati in un forno di condizionamento a una temperatura di 300 gradi Celsius, oltre ad essere immersi in olio caldo di varie viscosità, per vedere come avrebbero affrontato il caldo intenso. I ricercatori hanno quindi misurato la durezza, la resistenza alla trazione e l’allungamento, tutte caratteristiche meccaniche fondamentali per un oggetto da utilizzare nella produzione ad alte prestazioni. È stata anche testata l’inerzia chimica, poiché questo dimostra la capacità di un materiale di far fronte all’esposizione a varie sostanze chimiche, che potrebbe essere un evento normale per alcune applicazioni industriali.
Gli oggetti prodotti con il nuovo inchiostro in poliammide fotopolimerizzabile hanno superato tutti questi test a pieni voti, mostrando grande promessa per il futuro della tecnologia di stampa 3D SLA e DLP. Secondo i ricercatori, l’inchiostro sarebbe l’ideale per “costruire parti e modelli, come filtri per micro-olio, tubi passanti, valvole di raffreddamento e vari componenti del motore”. Il settore dell’elettronica, l’aeronautica aerospaziale e l’industria automobilistica sono solo alcuni dei campi che potrebbero presto beneficiare di uno degli inchiostri di stampa 3D più avanzati mai sviluppati.