I RICERCATORI DI SIVIGLIA SVILUPPANO UN NUOVO METODO PER LA PRODUZIONE DI FILAMENTI COMPOSITI
Il metodo utilizza capsule polimeriche simili a pellet riempite con additivi magnetici. Utilizzando un estrusore desktop a vite singola, il team è stato in grado di preparare un filamento composito personalizzato dalle capsule, uno con una distribuzione uniforme dell’additivo ed eccellenti proprietà di stampabilità.
I filamenti e i materiali in generale possono essere ulteriormente funzionalizzati con additivi: particelle incorporate nella matrice di base che aggiungono forza o qualche altra proprietà desiderabile. Nel caso di filamenti polimerici, ottenere una dispersione di additivi altamente uniforme può aumentare significativamente l’omogeneità e massimizzare le proprietà meccaniche in tutto il materiale. Ciò tende a richiedere diversi cicli di estrusione con un compoundatore bivite per far entrare davvero gli effetti dell’entropia.
Sebbene il metodo ciclico sia efficace, spesso è impossibile senza attrezzature di produzione specializzate che potrebbero non essere sempre disponibili per un laboratorio di ricerca, per non parlare dell’impegno di tempo per più cicli di estrusione. Di conseguenza, gli studi sui materiali sono talvolta limitati alle composizioni e alle concentrazioni di riempitivi offerte dalle società commerciali, un potenziale ostacolo sulla via della scienza.
Capsule in PLA e polvere d’acciaio
La prima parte dello studio di Siviglia ha coinvolto la formulazione delle nuove capsule piene di particelle. Gli scienziati hanno utilizzato pellet PLA standard per stampare in 3D una griglia di capsule vuote aperte (quasi come un vassoio per cubetti di ghiaccio). Il team ha quindi riempito ciascuna capsula con polvere di acciaio maraging magnetica morbida prima di chiudere le parti superiori con coperchi in PLA e sigillarle con acetone. Il risultato: un set di pod in PLA riempiti con polvere magnetica altamente personalizzabili.
Poi è arrivato il momento di estrudere le capsule di nuova concezione per produrre il filamento finale. Poiché le capsule erano completamente sigillate, è stato eliminato il rischio che l’additivo magnetico si accumulasse e rimanesse trattenuto in determinati punti dell’estrusore. I pod in PLA hanno raggiunto la zona di fusione dell’estrusore in un unico pezzo, consentendo loro di mantenere le concentrazioni di riempitivo durante tutto il processo.
La tomografia a raggi X sul filamento risultante ha rivelato che l’approccio aveva creato un materiale composito liscio e continuo con una distribuzione della polvere magnetica uniforme. I ricercatori citano la necessità di una sola estrusione su un estrusore monovite relativamente a basso costo come uno dei principali vantaggi del metodo. Nonostante la mancanza di risorse industriali, il team è stato ancora in grado di creare una composizione di filamenti prevedibile e riproducibile e intende estendere la ricerca ad altre matrici e additivi polimerici.
Ulteriori dettagli dello studio possono essere trovati nel documento intitolato ” Nuova procedura per la produzione su scala di laboratorio di filamenti funzionali compositi per la produzione additiva “. È co-autore di Á. Díaz-García, JY Law, A. Cota, A. Bellido-Correa, J. Ramírez-Rico, R. Schäfer e V. Franco.
