Sviluppo accelerato dei materiali per la stampa 3D
Il processo di produzione additiva basato su filamenti Fused Layer Modeling (FLM) non è solo molto popolare tra gli utenti hobby a causa del suo basso ostacolo all’ingresso. Numerose aziende stanno ora utilizzando queste stampanti per produrre prototipi o componenti tecnici finali. Lo sviluppo e la qualificazione di nuovi materiali FLM è essenziale per la costante espansione delle aree di applicazione di questa tecnologia. Nell’ambito di un progetto di ricerca finanziato con fondi pubblici, alla SKZ è stato fornito un estrusore in prestito da Thermo Fisher Scientific, che può accelerare notevolmente il processo di sviluppo dei materiali.
Sono spesso necessarie risorse costose per lo sviluppo e la qualificazione di nuovi materiali polimerici; in particolare personale, tempo, materiale e utilizzo delle macchine. Per la produzione di materiali FLM additivati, i rispettivi additivi devono essere incorporati nella matrice polimerica in una prima fase prima che il composto possa essere ulteriormente estruso in filamenti. Gli additivi vengono solitamente incorporati mediante compounding utilizzando un estrusore bivite. A seconda delle dimensioni del sistema, ciò richiede un elevato livello di materiale, installazione e sforzo di pulizia e di conseguenza impegna grandi volumi di risorse. Gli estrusori bivite su scala di laboratorio possono aiutare ad aumentare significativamente l’efficienza.
Compounding accelerato con estrusori a noleggio su scala di laboratorio
Nell’ambito di un progetto di ricerca finanziato con fondi pubblici da parte della SKZ in collaborazione con il Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research (IAP), gli additivi funzionali sono qualificati per il processo FLM mediante microincapsulazione. Ciò richiede un gran numero di ricette che devono essere testate per la loro processabilità nell’estrusore e la successiva stampabilità. Per poter elaborare questo grande volume, Thermo Fisher Scientific ha temporaneamente messo a disposizione della SKZ il suo estrusore di laboratorio Thermo Scientific™ Process 11 per il supporto. “Lo sforzo che risulterebbe dalla composizione con i nostri estrusori convenzionali più grandi sarebbe moltiplicato a causa del gran numero di composti. Con l’aiuto del piccolo estrusore bivite Process 11, i composti possono essere prodotti in modo relativamente rapido in quantità sufficienti utilizzando solo una piccola quantità di materiale. Ad esempio, le capsule piene di olio potrebbero già essere incorporate nel polimero e infine stampate in componenti autolubrificanti”, spiega Patrick Limbach, sviluppatore di materiali presso SKZ. Il prestito porta anche un valore aggiunto per Thermo Fisher come membro del comitato di supporto del progetto, conferma Dirk Leister, Leader Technical Marketing di Thermo Fisher: “La partecipazione al progetto di ricerca offre un’ottima opportunità per testare il nostro estrusore Process 11 per la produzione di filamenti in un modo pratico. I test hanno dimostrato che il nostro concetto di design per l’estrusore da laboratorio funziona perfettamente qui. La bassa produttività minima di soli 20 g/h, combinata con una pulizia rapida e semplice tra i lotti, consente di produrre rapidamente i vari composti di prova. Siamo rimasti molto soddisfatti del feedback positivo degli utenti”.
Rafforzare il potere innovativo delle medie imprese tedesche: le aziende sono benvenute
Il progetto di ricerca con il numero di finanziamento 21817 BG è finanziato dalla SKZ e. V. o tramite il gruppo di lavoro delle associazioni di ricerca industriale (AiF) nell’ambito del programma per la promozione della ricerca industriale congiunta (IGF) del Ministero federale dell’economia e dell’energia (BMWi) sulla base di una risoluzione del Bundestag tedesco. Con la ricerca presentata, il gruppo di progetto sotto la guida della SKZ vuole rafforzare il potere innovativo delle medie imprese tedesche nel campo dello sviluppo dei materiali per la produzione additiva. I materiali speciali altamente funzionali dovrebbero rendere più facile per le piccole e medie imprese iniziare con la produzione additiva. Le aziende interessate sono invitate a far parte del comitato relativo al progetto ea partecipare ai risultati.
Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP
Il Fraunhofer IAP è specializzato nella ricerca e sviluppo di applicazioni polimeriche. Supporta aziende e partner nello sviluppo e nell’ottimizzazione su misura di materiali, coadiuvanti tecnologici e processi innovativi e sostenibili. Oltre alla produzione ecocompatibile ed economica e alla lavorazione di polimeri su scala di laboratorio e di impianto pilota, l’istituto offre anche la caratterizzazione dei polimeri.
