Nuovi materiali per la stampa 3D a base di policaprolattone con gomma rosina e cera d’api come additivi

I ricercatori spagnoli ed ecuadoriani si concentrano su materiali basati sulla natura per la fabbricazione digitale, sottolineando le loro scoperte nel recente pubblicato ” Nuovi materiali per la stampa 3D a base di policaprolattone con gomma rosina e cera d’api come additivi “.

La natura è spesso fonte di ispirazione per scoperte e innovazioni scientifiche e il mondo della stampa 3D non fa eccezione, dall’intenso studio del pesce al materiale conchiglia al colore mutevole della pelle del camaleonte e altro ancora. In questo studio, i ricercatori sperimentano il potenziale di colofonia e cera d’api come additivi, analizzando le proprietà meccaniche, termiche e strutturali.

Ricordandoci che i polimeri sono davvero utili nella produzione e in molte applicazioni, alcuni presentano un pericolo per l’ambiente per quanto riguarda l’accumulo di rifiuti sul pianeta. Senza il desiderio di aggiungere a quel problema, gli autori hanno cercato materiali alternativi come i biopolimeri.

Mentre ci sono molti vantaggi nell’evitare l’uso di materie plastiche convenzionali, l’accessibilità economica è stata in genere un problema, insieme alla ricerca di materiali con proprietà meccaniche adeguate. Miscele, riempitivi e compositi sono spesso la chiave, tuttavia, per scienziati e innovatori quando si tratta di materiali come il policaprolattone (PCL) che richiedono una certa raffinazione, nonostante offra vantaggi come la biocompatibilità, la biodegradabilità e la non tossicità.

I ricercatori intendevano scoprire se la colofonia, la cera d’api e la PCL avrebbero offerto l’effetto “sinergico” esposto da altri scienziati in quanto si prevede che la miscela non solo sosterrà i benefici iniziali di tutti i materiali, ma anche “migliorerà le proprietà antimicrobiche” .’ La cera d’api è stata anche conosciuta per integrare i polimeri utilizzati in applicazioni biomediche come i sistemi di rilascio di farmaci. È noto che GR e BW offrono miglioramenti ad altri materiali in termini di adesione (spesso un problema nella stampa 3D), tenacità e comportamento della plastica in generale.

I ricercatori hanno utilizzato una stampante 3D BCN3D con un ugello da 0,6 mm di diametro per stampare campioni che potevano essere confrontati con i campioni di prova standard. È stata impostata una temperatura del letto di 40 ° C per la stampa di tutti i materiali, ma le temperature degli ugelli variavano tra i campioni, da 90 ° C e 150 ° C, “a seconda della facilità di trazione dei materiali nella stampante”.

“Queste differenze mirano a raggiungere e un’adeguata stampabilità”, hanno spiegato i ricercatori, osservando che solo un “incremento” della temperatura dell’ugello potrebbe offrire una maggiore resistenza meccanica.

Come temperature di stampa sono state scelte temperature di 110 ° C per PCL-GR e 150 ° C per PCL-BW.

La caratterizzazione termica ha mostrato “buona miscibilità” nella matrice PCL, dopo aver esaminato GR e BW, con l’aggiunta che GR ha aumentato la stabilità termica di PCL.

Con GR usato come additivo, gli autori hanno notato che il materiale era quindi limitato a una sola fase – mentre con BW esistevano due fasi, causando una bassa miscibilità e proprietà meccaniche ridotte.

“Le misurazioni del colore hanno dimostrato che la colorazione intrinseca degli additivi naturali ha un effetto significativo sul colore dei materiali finali. Per quanto riguarda la bagnabilità, l’aggiunta di GR e BW ha aumentato il comportamento idrofobo del PCL pulito “, hanno detto i ricercatori.

“Infine, si è concluso che la formulazione PCL-GR-BW è il materiale più adatto per un processo di stampa 3D in quanto si comporta meglio nel meccanismo di trazione della stampante. Inoltre, mostra le proprietà termiche e meccaniche più vicine al PCL pulito. “