Gli scienziati dell’Università di Paderborn sviluppano processi per la produzione di nuove materie plastiche
In un nuovo progetto di ricerca, gli scienziati dell’Università di Paderborn vogliono sviluppare nuovi processi per la produzione di qualsiasi materiale plastico in polvere per la sinterizzazione laser.
Per il progetto, una sala laboratorio è stata ampiamente convertita, dotata delle attrezzature e delle macchine necessarie e ora completata dopo circa due anni di progettazione e costruzione. Il Fondo europeo di sviluppo regionale (FESR) finanzia il progetto triennale con un volume di progetto di circa 3,8 milioni di euro.
“Industrial Manufacturing in North Rine Westfalia” (iAMnrw-Materials), quindi il titolo del progetto, raggruppa le competenze di Kunststofftechnik Paderborn (KTP) e della Chair for Particle Process Engineering (PVT), nonché della Chair for Material Science (LWK) per un altro progetto per la produzione di Polveri metalliche e si trova centralmente nel Paderborn Institute for Additive Manufacturing (PIAF).
Serbatoi ad alta pressione con anidride carbonica e azoto, sistemi di tecnologia dei filtri, sistemi di ventilazione estesi: tutto questo si trova nel laboratorio a due piani, che è stato convertito per lo speciale obiettivo di ricerca del progetto. In futuro, non solo verranno creati nuovi processi per la produzione di materie plastiche in polvere, ma verranno sviluppati anche materiali completamente nuovi per il processo di sinterizzazione laser.
“Attualmente, oltre il 90% della produzione di componenti in plastica utilizzando la produzione additiva è limitata al PA12, una variante speciale del nylon. È quindi urgentemente necessario un ampliamento del portafoglio di materiali. Se vogliamo sviluppare nuovi materiali, questi requisiti complessi devono essere soddisfatti. Proprietà come elasticità, durezza e resistenza alla temperatura nei prodotti successivi possono essere migliorate in modo decisivo solo con nuovi materiali. Ciò consentirebbe un’intera gamma di nuove applicazioni “, spiega il Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid, responsabile generale del progetto e titolare della cattedra per l’ingegneria del processo delle particelle.
Utilizzo di azoto e CO2 per creare nuovi materiali
Per poter scegliere il miglior processo possibile per diversi materiali di partenza, gli scienziati hanno deciso due diversi approcci. Con l’aiuto del primo approccio, vogliono convertire i materiali grossolani in polvere mediante la cosiddetta “macinazione criogenica”. In questo caso, la plastica viene macinata con forte ipotermia con azoto liquido. Affinché la polvere angolare prodotta in questo modo soddisfi gli elevati requisiti del processo di sinterizzazione laser, deve quindi essere arrotondata. Anche qui il team del progetto sta esaminando attentamente varie strategie. Il secondo approccio si concentra su un nuovo tipo di processo di spruzzatura. La CO2 supercritica viene miscelata con polimero fuso in un estrusore e quindi atomizzata in una torre di spruzzatura. In questo modo, si dovrebbero creare direttamente particelle rotonde della dimensione desiderata. Co-project manager Prof Dr.-Ing. Volker Schöppner, titolare della cattedra per la lavorazione delle materie plastiche e vicepresidente per l’insegnamento, gli studi e la gestione della qualità: “Le difficoltà risiedono da un lato nella produzione delicata di una miscela omogenea di CO2 e polimero e dall’altro nel successivo processo di spruzzatura per produrre la polvere di plastica con le proprietà desiderate. Ciò può essere ottenuto solo attraverso una stretta collaborazione tra la tecnologia delle materie plastiche e l’ingegneria di processo “. “Le difficoltà risiedono, da un lato, nella produzione delicata di una miscela omogenea di CO2 e polimero e, dall’altro, nel successivo processo di spruzzatura per produrre la polvere di plastica con le proprietà desiderate. Ciò può essere ottenuto solo attraverso una stretta collaborazione tra la tecnologia delle materie plastiche e l’ingegneria di processo “. “Le difficoltà risiedono, da un lato, nella produzione delicata di una miscela omogenea di CO2 e polimero e, dall’altro, nel successivo processo di spruzzatura per produrre la polvere di plastica con le proprietà desiderate. Ciò può essere ottenuto solo attraverso una stretta collaborazione tra la tecnologia delle materie plastiche e l’ingegneria di processo “.
