Un nuovo sistema di controllo ottimizza la stampa 3D dei polimeri termoindurenti

L’importanza dei polimeri termoindurenti nella manifattura additiva

I polimeri termoindurenti, noti anche come duroplastici, si distinguono dai termoplastici perché, una volta induriti, non possono essere nuovamente fusi. Questa caratteristica li rende ideali per applicazioni in cui servono elevata resistenza chimica, stabilità termica e proprietà meccaniche avanzate. Tuttavia, la loro lavorazione in stampa 3D è stata finora limitata da difficoltà legate al controllo del processo e alla prevenzione di difetti strutturali.
 

Il nuovo approccio sviluppato dai ricercatori

Un gruppo di ricercatori ha messo a punto un sistema di controllo in tempo reale che migliora in modo significativo la qualità della stampa di questi materiali. Il metodo si basa su una combinazione di Direct Ink Writing (DIW) e sensori avanzati capaci di monitorare i parametri fondamentali durante l’estrusione.
Il sistema confronta costantemente i dati raccolti con un modello predittivo e apporta micro-correzioni immediate, riducendo così errori di deposizione, porosità indesiderate e difetti di adesione tra strati.
 

Vantaggi pratici per l’industria

L’adozione di questa tecnologia potrebbe avere effetti rilevanti su settori come aerospazio, automotive e biomedicale, dove i polimeri termoindurenti vengono impiegati per la loro stabilità e resistenza. In particolare:

• Migliore qualità dei componenti: minore variabilità nei risultati e riduzione delle scarti di produzione.

• Maggiore efficienza dei processi: il monitoraggio automatizzato riduce i tempi di test e validazione.

• Applicazioni più complesse: possibilità di realizzare geometrie intricate e componenti funzionali che prima non erano realizzabili in modo affidabile.

Uno degli ambiti più promettenti riguarda i compositi avanzati: i polimeri termoindurenti, combinati con fibre di rinforzo, potrebbero generare parti leggere e ad alte prestazioni, particolarmente utili per l’aviazione e i veicoli elettrici.
 

Le istituzioni e le aziende coinvolte

Il progetto di ricerca è stato sviluppato con il contributo di diversi centri accademici e laboratori specializzati in manifattura additiva e scienza dei polimeri. Sebbene i dettagli sulle aziende partner non siano ancora stati divulgati in modo completo, la combinazione tra mondo accademico e industriale indica una volontà precisa di portare questa innovazione dal laboratorio alla produzione. Alcune aziende attive nello stesso settore includono Henkel, Arkema e Huntsman, che da anni investono nello sviluppo di resine epossidiche e materiali termoindurenti stampabili in 3D.
 

Prospettive future

La possibilità di integrare sistemi di controllo intelligenti in stampanti DIW dedicate ai polimeri termoindurenti apre la strada a un’industrializzazione più ampia. L’uso di algoritmi di intelligenza artificiale e machine learning, accoppiati ai dati raccolti dai sensori, potrebbe evolvere verso un processo di autocorrezione totale, in cui la macchina adatta le condizioni di stampa in modo completamente autonomo.

Questa evoluzione renderebbe la stampa 3D con polimeri termoindurenti non solo più affidabile, ma anche più economica, abbattendo i costi di controllo qualità e ampliando l’adozione in settori regolamentati come il medicale e l’energia.