Stampa 3D con argilla caolinite e additivi adatti
Nella stampa 3D recentemente pubblicata dell’argilla caolinite con piccole aggiunte di polveri ceramiche a base di calce, ceneri volanti e talco , Carlos F. Revelo ed Henry A. Colorado esplorano l’uso della scrittura a inchiostro diretto per creare ceramiche innovative, utilizzando una varietà di economici polveri come calce, ceneri volanti e talco, tutte comunemente presenti nel regno della ceramica, in tutto il mondo.
La caolinite è un materiale argilloso ed è un minerale naturale presente in molti paesi. Viene anche comunemente usato come additivo nei seguenti casi:
Formulazioni di rivestimento di carta
Ceramica
plastica
Adesivi
Pharmaceuticals
Il risultato delle materie prime caolinitiche dipende dalle rocce madri, che possono essere basate su granito, riolite, sienite, trachite, gneiss o arcose. I ricercatori hanno usato argille di caolinite provenienti dalla Colombia, affermando che erano più “abbondanti” nella zona.
“Il mondo oggi richiede nuove tecnologie per la produzione di ceramiche che consentano all’industria di ottimizzare i consumi energetici e di ridurre al minimo gli sprechi utilizzandoli in altre applicazioni o processi”, hanno affermato gli autori. “Questo è il caso dell’utilizzo di materiali ceramici alternativi come fosfati e geopolimeri per contenere una grande quantità di rifiuti, materiali da costruzione tradizionali con obiettivi simili o sviluppare nuovi processi di produzione che utilizzano questi materiali non utilizzati.”
Utilizzando i tre additivi calce (CaO), ceneri volanti (tipo C) e talco (H2Mg3 (SiO3) 4), i ricercatori hanno capito che la calce e il talco si sono trasformati nelle loro forme di idrati: Ca (OH) 2 e Mg3 Si4O10 (OH) 2 . Mentre studiavano di più sulle loro prestazioni nella stampa DIW, hanno anche valutato il rapporto dell’acqua, i tempi di sinterizzazione e i contenuti, con tutti i materiali utilizzati nella loro forma più semplice possibile.
Si è scoperto che la calce e la cenere volante hanno “asimmetria” variabile, con risultati del campione di talco che indicano una curva quasi simmetrica. Tutti gli altri dati corrispondenti ed elementari sono stati dimostrati nella tabella seguente.
Nel valutare la temperatura, i ricercatori hanno scoperto che quando sono aumentati, il diametro e l’altezza dei campioni stampati sono diminuiti. Il restringimento sul diametro era del dieci percento in meno rispetto all’altezza, che gli autori attribuivano all’anisotropia dalla tecnica di fabbricazione. Densità e resistenza alla compressione sono state presentate come mostrato di seguito. La cenere volatile è stata determinata per essere il miglior additivo per l’argilla caolinite per quanto riguarda la finitura superficiale. Questo additivo consente inoltre una maggiore facilità nella stampa 3D, con il risultato di un numero maggiore di utenti e, come osserva il team di ricerca, il potenziale per maggiori impatti nella società.
“I campioni sono stati fabbricati con rapporti acqua / argilla (W / C) tra 0,68 e 0,72. Gli additivi sono stati testati in 3,0, 5,0 e 7,0% in peso rispetto al contenuto di argilla ed è stato confermato che i campioni con 3% in peso di additivi hanno mostrato le migliori prestazioni. I risultati ottenuti hanno anche mostrato che i campioni con rapporto 0,70 W / C e ceneri volanti come additivo erano i migliori in termini di lavorabilità, proprietà meccaniche e finitura superficiale “, hanno spiegato gli autori.
La cenere volante è stata la scelta migliore in assoluto, che i ricercatori hanno associato alla forma, alla distribuzione e all’interazione chimica. Hanno scoperto che mentre da soli non c’era abbastanza plasticità per produrre strutture abbastanza forti da resistere alla manipolazione e all’essiccazione, con la combinazione di argilla erano in grado di stampare e produrre campioni complessi.
“Il processo e i materiali presentati in questa ricerca aprono la possibilità alle industrie tradizionali di pensare davvero all’implementazione della produzione additiva come complemento ai metodi tradizionali, che possono anche essere una linea di innovazione dell’azienda. Inoltre, il processo e i materiali sono adattabili alle persone “, hanno concluso i ricercatori.
