Esperimenti con nanocompositi rinforzati con grafene in stampa 3D DLP
Nella ” Fabbricazione di nanocompositi rinforzati con grafene con miglioramento della resistenza alla frattura in forma netta per strutture 3D complesse tramite Digital Light Processing “, autori di autori cinesi e britannici, rimane la questione se l’elaborazione digitale della luce possa essere utilizzata per creare un campione di costituzione senza numerosi passaggi di preparazione tacca, e in modo conveniente così.
DLP è un metodo di stampa 3D basato sulla polimerizzazione dell’iva, apprezzato da molti ricercatori e uno come lo SLA, tranne per il fatto che gli oggetti vengono creati in un processo di stratificazione invece che punto per punto. Qui, gli autori avevano un vivo interesse per i nanocompositi, esplorando il potenziale per migliorare le proprietà meccaniche nelle parti, nonostante l’uso limitato con tali materiali nella DLP finora. Storicamente, questo è stato dovuto alle sfide presentate dalle nanoparticelle durante la stampa 3D.
“La viscosità della resina e la successiva stampabilità potrebbero essere influenzate quando vengono introdotte nanoparticelle, come il grafene, con ampie superfici. La presenza di grafene potrebbe anche bloccare la luce UV, interferendo così con il processo di fotopolimerizzazione della resina “, hanno affermato gli autori.
Precedenti ricercatori hanno riscontrato problemi con la viscosità “che ostacola la stampa”, sebbene gli autori restino positivi sull’uso della DLP per la cura delle resine nanofiller.
“Vale anche la pena notare che con la stampa 3D DLP, i nanocompositi possono essere fabbricati direttamente in una forma netta senza stampaggio multistep, taglio e altri passaggi, che potrebbero essere utilizzati per realizzare strutture dalla forma complessa con proprietà migliorate”, affermano i ricercatori.
Nel corso di questa ricerca, il team ha sviluppato una propria resina che si basa sulla polimerizzazione UV e include nanocompositi rinforzati con grafene (GNP). Alla fine, sono stati in grado di completare una stampa 3D con una geometria complessa, senza usare solventi. Hanno anche riportato il successo con alta risoluzione e riproducibilità, accompagnato da convenienza.
“Un’impalcatura gyroide per applicazioni di ingegneria tissutale basata su resine nanocomposite GNP attuali è stata fabbricata con successo tramite DLP, dimostrando l’idoneità delle resine attuali per strutture di forma complessa e il potenziale per applicazioni in vari campi come l’ingegneria del tessuto osseo”, hanno dichiarato gli autori .
La viscosità ha continuato a essere una considerazione importante per tutto il progetto, e i ricercatori hanno considerato di notare le sfide nell’impostazione dei parametri, con bassa viscosità richiesta per la stampa DLP (così come SLA). Se la viscosità diventava troppo alta, c’era la possibilità di deformazioni o di guasti completi. Insieme alla caratterizzazione e all’esame della viscosità, gli autori erano anche consapevoli di come le proprietà termomeccaniche influenzassero il processo, “confermando alcun effetto evidente sulla stampabilità o sul processo di fotopolimerizzazione …”
Il team di ricerca ha osservato la relativa “dispersione nanofiller omogenea” durante la polimerizzazione rapida, insieme a un miglioramento delle proprietà meccaniche con solo 0,5 wt. percentuale, mostrando un incremento del 14% nel modulo di flessione e un miglioramento del 28% della resistenza alla frattura.
Il successo è stato raggiunto in termini di creazione di numerosi campioni, “indicando l’efficacia di utilizzare il metodo attuale per eseguire prove rapide su nuove formulazioni con una maggiore resistenza alla frattura”.
“Con le resine rinforzate con grafene sviluppate, strutture 3D complesse che includevano una mascella con un’architettura quadrata e un’impalcatura gyroid per applicazioni di ingegneria del tessuto osseo sono state fabbricate con successo tramite DLP, mostrando il grande potenziale degli attuali sistemi di resina nanocompositi UV-curabili per varie applicazioni in campi come la bioingegneria “, hanno concluso i ricercatori.
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