Il progetto di ricerca FH sviluppa un innovativo processo di stampa 3D per indumenti protettivi resistenti alle coltellate in resina
StereoTex utilizza il processo di stampa 3D stereolitografica – un processo in cui gli oggetti 3D vengono modellati dalla resina – come base per la sua ricerca.
Ottimizzare gli indumenti protettivi per gruppi professionali potenzialmente in pericolo come la polizia o le società di sicurezza: questo è l’obiettivo del progetto di ricerca “StereoTex” presso l’Università di scienze applicate di Bielefeld. Nel progetto, i ricercatori stanno attualmente sviluppando un processo che consente di produrre indumenti protettivi resistenti alle coltellate da una combinazione di tessuti e resine sintetiche.
Stampa 3D con resina su tessuto: i primi tentativi di StereoTex sono già andati a buon fine.
Bielefeld (fb). Una scatola trasparente alta quasi 25 centimetri con lastre arancioni e un piccolo serbatoio nero con fondo in vetro: ciò che a prima vista sembra poco appariscente è una complessa stampante 3D con le ultime tecnologie nel laboratorio per le tecnologie tessili dell’Università di Scienze Applicate (FH) Bielefeld. La cosa veramente spettacolare, però, è ciò che accade all’interno: un processo innovativo di combinazione di tessuti e resine sintetiche unico al mondo.
Progetto di ricerca unico al mondo
“Secondo la nostra ricerca bibliografica, siamo il primo team scientifico al mondo a occuparsi della combinazione di stampa 3D utilizzando il processo di produzione stereolitografica e i tessuti”.
Timo Grothe, Project Manager di StereoTex
Questo processo è attualmente in fase di sviluppo da parte degli scienziati dell’Università di Scienze Applicate di Bielefeld nell’ambito del progetto di ricerca “StereoTex” . Il progetto del Dipartimento di Ingegneria e Matematicautilizza il cosiddetto processo di stampa 3D stereolitografica (SLA) come base per la sua ricerca, un processo in cui gli oggetti 3D vengono modellati dalla resina. Il punto di partenza è la resina sintetica liquida, che viene riempita in una bacinella e polimerizzata strato dopo strato negli oggetti 3D desiderati utilizzando una sorgente di luce come un laser o una luce UV, una tecnica ben nota e utilizzata di frequente nel settore della stampa 3D. Qual è la particolarità del processo del progetto FH? Gli oggetti 3D vengono stampati direttamente sui tessuti, che vengono fissati al letto di stampa con un supporto auto-sviluppato. Si tratta di un processo senza precedenti, come spiega Timo Grothe, project manager di StereoTex: “Secondo la nostra ricerca in letteratura, siamo il primo team scientifico al mondo
Scenario applicativo concreto disponibile
Gli oggetti 3D in resina sintetica sono polimerizzati con luce UV.
Il team StereoTex sta lavorando verso uno scenario applicativo molto specifico per la loro ricerca: l’obiettivo è sviluppare compositi resina-tessile adattabili individualmente che abbiano un effetto resistente alla perforazione e al taglio. “In particolare, questo significa che vogliamo utilizzare i compositi resina-tessuto per produrre indumenti protettivi per gruppi professionali potenzialmente in pericolo come la polizia, le società di sicurezza o gli autisti di autobus e taxi”, rivela Grothe. Per lui è particolarmente importante che i materiali compositi siano traspiranti e abbiano una stabilità a lungo termine di almeno dieci anni. “Soprattutto con i dispositivi di protezione che devono essere indossati molto vicino al corpo per diverse ore al giorno, è necessario che siano leggeri e confortevoli, pur offrendo una protezione buona e a lungo termine”.
L’obiettivo è sviluppare una resina porosa e stampabile
Ma come si possono attuare nella realtà tutti questi requisiti? Il fulcro è la natura della resina con cui vengono stampati i vari tessuti. Timo Grothe spiega: “Dato che le resine sintetiche disponibili sul mercato non sono ottimizzate per il nostro nuovo processo, stiamo lavorando con un’azienda di sistemi di colata di resina, ALWA GmbH, per sviluppare congiuntamente una resina innovativa e porosa che può essere applicata ai tessuti senza qualsiasi problema può essere stampato ed è anche permeabile all’aria e all’acqua”. Finora, questa resina è esistita solo come resina da colata e deve essere ulteriormente sviluppata come resina stampabile nella fase successiva.
I primi risultati sono promettenti
Elise Diestelhorst, ricercatrice associata a StereoTex, controlla la resina sintetica liquida.
Sebbene il progetto sia ancora agli inizi, può già puntare a primi successi parziali, come sottolinea Elise Diestelhorst, ricercatrice associata a StereoTex: “Per scoprire quali tessuti sono più adatti allo scenario applicativo, abbiamo stampato vari tessuti con resina UV disponibile in commercio. Attualmente stiamo studiando quali proprietà tessili sono più adatte per l’adesione della resina e le prestazioni a lungo termine come composito tessuto-resina. Abbiamo anche testato diverse forme e dimensioni di oggetti 3D sui tessuti: cilindri sempre più grandi e strutture quadrate allungate che si sovrappongono come tegole e sono state modellate su armature e carri armati storici del regno animale”. “Stiamo attualmente lavorando alla pubblicazione dei nostri primi risultati di ricerca, basandoci sulla prima pubblicazione al mondo da parte del nostro gruppo sull’argomento. Possiamo già rivelare questo: funziona!” aggiunge Timo Grothe con un sorriso.
La stampante ibrida dovrebbe semplificare il lavoro
La resina sintetica appositamente sviluppata, permeabile all’aria e all’acqua, attualmente esiste solo come resina da colata e deve essere ulteriormente sviluppata come resina stampabile.
Nella fase successiva, gli esperti di Bielefeld vogliono sviluppare una stampante 3D ibrida che utilizza resina sintetica liquida e luce UV per l’indurimento, analogo al processo SLA, ma utilizza la resina sintetica in un modo paragonabile al cosiddetto “Fused Tecnologia Deposition Modeling” (FDM) Tessile applicata – una delle tecnologie di stampa 3D più diffuse al mondo. Questo di solito comporta l’applicazione di plastica fusa strato per strato nella forma desiderata su una piattaforma di lavoro utilizzando una testina di stampa, dove si raffredda e si indurisce – e l’oggetto 3D è completo. “Trasferito a StereoTex, il nostro obiettivo è che la resina liquida venga applicata dall’alto al tessuto sottostante con precisione millimetrica, come nel caso delle stampanti FDM, e allo stesso tempo sia polimerizzata direttamente da una sorgente UV”, afferma Diestelhorst. Questo avrebbe un vantaggio decisivo: “I tessuti non dovrebbero più essere posti in una bacinella con resina liquida, il che significa che verrebbe eliminata la fase di lavoro che richiede tempo per rimuovere la resina in eccesso e non polimerizzata dal tessuto. Inoltre, i materiali potrebbero essere salvati e l’ambiente protetto.”
