Mentre continua il fascino della stampa 3D e di tutta la sua magia assortita, dal software all’hardware, a una miriade di materiali emergenti, abbondano ancora molte critiche. E da questo scaturisce anche un’ondata di discussioni e analisi su ciò per cui la tecnologia è più adatta, e quali tipi di trame e materiali sono abbastanza forti, abbastanza flessibili, abbastanza durevoli e molto altro, poiché tutto dipende da ciò che stai cercando di rendere. Gli appassionati di auto sono impegnati nella ricostruzione di auto di lusso d’epoca , gli studenti fanno set di scacchi , i designer stanno fabbricando le mode audaci , gli architetti stanno costruendo installazioni di mattoni e gli astronauti sono impegnati nella bioprinting nello spazio. Sono state messe in moto molte idee e molti materiali sono stati inseriti in stampanti 3D in tutto il mondo. Ma che dire di come l’umidità o la mancanza di umidità influisce su questi materiali?
Di recente, i ricercatori di Apium hanno trascorso ore a testare le basi dei materiali di stampa 3D, pubblicando ” Superfici idrofobe e idrofiliche di parti stampate in 3D “. Definendo idrofobico (respinge l’acqua) e idrofilo (si mescola con o si scioglie in acqua), il team di Apium ha deciso di esaminare le diverse soluzioni alle critiche in corso sulle trame delle parti stampate in 3D, principalmente con materiali polimerici. Nel discutere la rilevanza di entrambe le qualità idrofobiche e idrofile, i ricercatori affermano:
“Ci sono due entità responsabili di questo attributo in tutte le superfici libere:
Un fattore chimico che si riferisce alla natura delle cariche chimiche sulla superficie; se le cariche sulla superficie sono prevalentemente non polari, una tale superficie respingerà le molecole d’acqua che sono di natura polare a causa delle cariche parziali tra i suoi atomi mentre per la superficie che sono polari come l’acqua, formano legami ionici e / o idrogeno con acqua che consente la permanenza di acqua su tali superfici.
Un fattore fisico che si riferisce al tipo e alla natura della struttura sulla superficie. La lunghezza e la geometria della trama, asperità, topografia della superficie o consente all’acqua di diffondersi e bagnare la superficie o l’acqua rimane sospesa e ammortizzata da molecole d’aria su tale superficie impedendo così la bagnatura della superficie. Un tipico esempio di questo fenomeno è osservato sulla foglia della pianta del Loto, quindi l’Effetto Lotus che descrive un caso piuttosto estremo di superfici non bagnanti. “
Inoltre, l’angolo di contatto è una misura dell’idrofilia o dell’idrofobicità di una superficie. Gli angoli di contatto da 0 a 90 gradi sono idrofili, mentre quelli con angoli di contatto superiori a 90 gradi sono idrofobi. ‘Super idrofobicità’ avviene ad un angolo di contatto superiore a 150 gradi. Lo studio di tutti e tre i tipi di angoli è utile sia per le applicazioni scientifiche sia per quelle ingegneristiche, e in particolare per la progettazione di materiali in cui sia richiesta la bagnatura o la non bagnatura. I ricercatori sottolineano che gli effetti idrofobici sono indotti in:
Rivestimenti e vernici per pareti
Meccanismi per fermare la bio-incrostazione
Nuove forme di tessuti e tessuti
Superfici in vetro ingegnerizzato
Gli idrofili sono usati per:
Raccolta e conservazione della condensa
Migliorare i sistemi di trasporto liquidi
Riduzione al minimo dell’evaporazione in determinati ambienti
Durante questa ricerca, il team ha utilizzato la stampante 3D Apium Material Extrusion . Affermano che il modello P220 può elaborare la maggior parte dei materiali polimerici ad alte prestazioni.
“La maggior parte di questi materiali viene utilizzata in applicazioni in cui sono richieste proprietà uniche dai materiali”, hanno affermato i ricercatori. “Per la prima volta mostriamo le proprietà bagnanti di questi materiali nelle forme stampate come 3D”.
“Gli angoli di contatto dei materiali stampati 3D, ovvero il PEEK rinforzato con fibra di carbonio (CFR), il PEEK di colore nero, il PVDF, il POM-C, il polipropilene (PP) e Ultem (PEI) sono stati misurati in conformità al rif. ma con misurazioni dirette degli angoli acquisiti da un profilo di immagine di una goccia d’acqua sessile usando un semplice goniometro a mano. “
I risultati sono stati i seguenti:
Apium PEEK 450 Black – idrorepellente, difficile da utilizzare in applicazioni quali impianti ossei a causa di problemi di incollaggio / adesivo. Questo materiale è creato con PEEK naturale e pigmenti neri.
Apium CFR PEEK (30 percento) – idrofilo e fatto di PEEK naturale riempito con 30 percento vol. micro fibra di carbonio.
Apium PDVF 1000 – un fluoropolimero idrofilo appartenente alla stessa famiglia di Teflon. Questo materiale è resistente agli agenti atmosferici, nonché resistente ai raggi UV e alle radiazioni.
Apium PP – disponibile dal 2019 in poi, anche questo è un materiale idrofilo.
“Chiaramente, le proprietà di bagnatura naturale di questi materiali sono mantenute nelle loro forme stampate in 3D con le stampanti 3D serie Apium P220”, affermano i ricercatori.