Componenti stampati in 3D più stabili utilizzando plasmi a pressione atmosferica
La stabilità è uno dei requisiti fondamentali e allo stesso tempo un’importante potenziale vulnerabilità per le parti prodotte utilizzando la stampa 3D strato per strato come il Fused Deposition Modeling (FDM). Una chiave per una maggiore stabilità è migliorare l’adesione tra i singoli strati e i ricercatori del Fraunhofer Institute for Surface Engineering e Thin Films IST stanno raggiungendo questo obiettivo attraverso una modifica chimica mirata della superficie utilizzando plasmi a pressione atmosferica. Presso il Fraunhofer IST vengono sviluppate sorgenti al plasma appositamente per questa applicazione, che può essere integrata nella stampante 3D e quindi consentire il trattamento dei singoli strati, che spesso non sono più accessibili in seguito, durante il processo di stampa.
Le modifiche della superficie esterna dei componenti stampati in 3D spesso semplificano o consentono ulteriori fasi di elaborazione come ad es. B. la metallizzazione di superfici plastiche o l’applicazione di vernici e adesivi. Tuttavia, le superfici interne dei componenti spesso non sono più accessibili per tale post-trattamento. Con l’utilizzo di un trattamento al plasma a strati durante il processo di fabbricazione, da un lato vengono aumentate le forze di adesione tra i singoli strati del componente e dall’altro una modifica della superficie in cavità che non sono state preventivamente trattate reso possibile. Il risultato sono componenti più stabili, di qualità superiore e più durevoli.
Finora, le sorgenti di plasma sono solo seriali, i. H. utilizzato separatamente dal processo di stampa. Per consentire l’integrazione della sorgente nella stampante 3D, la sorgente e l’unità di controllo devono essere adattate a vari requisiti: la sorgente al plasma deve essere piccola e sufficientemente leggera e le specifiche, ad es. B. incontrarsi in termini di calore o sicurezza. Il controller deve garantire un funzionamento ottimale e sicuro sia della sorgente che della stampante 3D. Il prototipo Fraunhofer IST contiene attualmente una sorgente puntiforme miniaturizzata con la quale le superfici stampate e i filamenti possono essere modificati ad alta risoluzione. A lungo termine, si prevede di utilizzare una sorgente ad anello che viene montata attorno all’ugello della stampante 3D e consente quindi un trattamento diretto durante il processo di stampa e senza dispendio di tempo aggiuntivo. I possibili usi sono diversi: dalla produzione in piccola serie con una modifica della superficie integrata come prerequisito per ulteriori elaborazioni come la metallizzazione, l’incollaggio o la verniciatura alla produzione di parti più resilienti da stampanti 3D FDM economiche all’uso di sorgenti di plasma nell’ambiente sperimentale . I ricercatori sono certi che ci siano ancora molte applicazioni creative per la tecnologia.
Al K2022 dal 19 al 26 ottobre 2022, il Fraunhofer IST presenta un prototipo della sorgente puntiforme al plasma presso uno stand congiunto della Fraunhofer-Gesellschaft (Padiglione 7, Stand SC01), che è montato su una stampante 3D disponibile in commercio per scopi dimostrativi. Le possibili applicazioni sono dimostrate utilizzando componenti già stampati e trattati al plasma.
