Università tecnica della Danimarca: i ricercatori valutano le micro-superfici stampate 3D
Nella ” Fabbricazione di superfici microstrutturate mediante produzione additiva, con simulazione dell’angolo di contatto dinamico “, i ricercatori esplorano gli usi della stampa 3D e dei processi di produzione additiva nella fabbricazione di superfici microstrutturate presso l’ Università Tecnica della Danimarca (DTU). I componenti con micro-fori sono stati stampati in 3D in una varietà di dimensioni e quindi valutati, principalmente in termini di funzionalità della superficie.
Le micro-superfici sono state utilizzate con una varietà di componenti diversi perché hanno così tante caratteristiche ad alte prestazioni, oltre alla tolleranza, per includere la resistenza all’abrasione, alla corrosione, alla separazione dell’industria chimica e altro ancora. Questi tipi di superfici sono anche utili nella creazione di aree antibatteriche, oltre ad altre superfici come quelle utilizzate nella robotica e nella tecnologia della pinza. Esistono tuttavia sfide nella creazione di micro-superfici attraverso i metodi tradizionali, oltre a problemi di accessibilità e tempi necessari per la produzione.
I ricercatori hanno già esplorato le tecniche di goccioline d’acqua e in questo studio il team ha utilizzato la fotopolimerizzazione della vasca per creare superfici per componenti con micro-fori. Hanno valutato la capacità del processo e le prestazioni dei componenti con i test di bagnabilità. La stampante 3D è stata creata e personalizzata presso l’Università Tecnica della Danimarca, con il metodo del volume del fluido (VOF) applicato con una ‘serie di equazioni del momento’ e il volume del fluido di tracciamento. I ricercatori hanno dichiarato che questo studio ha avuto luogo a temperatura ambiente in un processo adiabatico. Sono stati simulati tre diversi campioni.
“In generale, quando la goccia d’acqua colpisce su una superficie solida, inizia a diffondersi rapidamente nella direzione radiale sulla superficie. L’altezza della goccia d’acqua è diminuita continuamente fino a quando la componente della velocità verticale si è ridotta a zero, che è chiamato stadio d’impatto. Quindi, la gocciolina ha iniziato a rinculare a causa dell’effetto di tensione superficiale della goccia d’acqua, che ha provocato l’innalzamento della gocciolina. Con un ulteriore aumento nel tempo, il vettore della velocità è diminuito gradualmente, quindi la goccia d’acqua inizia a diffondersi sul substrato “, hanno affermato i ricercatori. “A 200 ms, la goccia d’acqua ha raggiunto uno stato di equilibrio. In particolare, i substrati P110 e P150 hanno un diametro di diffusione significativamente maggiore rispetto ai substrati P50 e P70 a 10 ms,
Mentre il campione P70 era più alto in altezza, mostrava anche “la variazione del diametro massimo di una goccia”. Mostrò anche la più piccola quantità di diametro massimo, il che significa che la goccia si diffonde meno, il risultato anche di una maggiore pressione. Nel misurare tutte le diverse superfici, l’angolo di contatto della gocciolina d’acqua è stato misurato tramite l’elaborazione dell’immagine, mostrando che gli angoli di contatto reali erano maggiori dei valori previsti.
“Sia la simulazione che gli esperimenti hanno dimostrato che le microstrutture appropriate aiutano a migliorare la superficie idrofila (65 °) rispetto alla superficie idrofoba (con un angolo di contatto di 113 ° in questa ricerca)”, ha concluso il team di ricerca. “Per il campione P70, ha una pressione della tasca d’aria maggiore rispetto ad altri campioni, che aiuta a prevenire la diffusione e la bagnatura della goccia d’acqua sul substrato e contribuisce a formare un angolo di contatto più ampio.”
“Il valore medio con gli esperimenti è stato raggiunto dal modello. Il modello applicato rappresenta un metodo promettente per analizzare il design delle strutture prima della produzione delle parti e per avere una migliore comprensione del comportamento dell’angolo di contatto sulle caratteristiche. “
