Stampa 3D per la Massima Stabilità: Progettazione e Post-Elaborazione come Fattori Chiave
Introduzione alla Ricerca sulla Gommapiuma
Il gruppo di lavoro del Prof. Dr.-Ing. Kerstin Weinberg, presso la cattedra di Meccanica dei Solidi dell’Università di Siegen, sta esplorando l’uso innovativo della gommapiuma nei prodotti high-tech. La gommapiuma, una schiuma elastica con alta elasticità alla compressione e superficie liscia, trova applicazione in guarnizioni e alloggiamenti. Per testare le proprietà dei materiali, l’università impiega la macchina di prova universale Inspekt Duo di Hegewald & Peschke.
Applicazioni della Gomma Spugna
La gomma spugna, un materiale con struttura a celle miste, è utilizzata in vari settori per guarnizioni, isolamento termico e insonorizzazione. Lo sviluppo di sistemi computerizzati ha aumentato le richieste sulle proprietà di smorzamento di questi materiali. Il nuovo progetto di ricerca del Prof. Weinberg esamina l’influenza della microstruttura sul comportamento dinamico delle schiume elastomeriche. Le proprietà meccaniche di un elastomero espanso dipendono significativamente dalla microstruttura e dal materiale della matrice, con l’incremento della porosità che amplifica l’influenza della microstruttura sul comportamento deformativo.
Test e Simulazioni dei Materiali
Gli esperimenti su elastomeri industriali e strutture in schiuma prodotte mediante stampa 3D aiutano a determinare i parametri materiali e strutturali, simulando il comportamento dei materiali con supporto informatico. Le simulazioni richiedono modelli materiali semplici e pratici, spesso utilizzati nel processo di progettazione digitalizzata delle aziende di medie dimensioni. Attualmente, nel settore mancano modelli adeguati per la gommapiuma, per cui il progetto mira a sviluppare due nuovi approcci di modellizzazione. Infine, i modelli sviluppati vengono impiegati per simulazioni di componenti reali, verificati sperimentalmente.
Utilizzo della Macchina di Prova Universale
Per testare le schiume, il laboratorio utilizza una macchina di prova universale Inspekt Duo da 5 kN. Le prove di compressione e creep vengono condotte a temperatura ambiente, con il creep che misura l’allungamento sotto stress costante. L’elevata risoluzione del sistema di misurazione del percorso trasversale della macchina (<0,025 µm) garantisce precisione nella misurazione della deformazione.
Prove di Rilassamento e Software di Test
In aggiunta, vengono eseguite prove di rilassamento per misurare la diminuzione dello stress a deformazione costante. Il software di test LabMaster permette di eseguire e valutare questi test in modo semplice ed efficiente, offrendo tutte le funzioni necessarie per rendere chiare le prove di creep e rilassamento, e consentendo una raccolta dati ottimizzata in alcune fasi del test.
Finanziamento e Collaborazione
Il progetto di ricerca è finanziato dal Ministero Federale dell’Economia e della Protezione del Clima con 400.000 euro, nell’ambito dell’Industrial Community Research (IGF). Partecipano al progetto anche l’Istituto Tedesco per la Tecnologia della Gomma (DIK) di Hannover e diverse piccole e medie imprese (PMI). Una caratteristica distintiva dei progetti IGF è il coinvolgimento delle PMI, che facilita l’accesso alla ricerca pratica e rafforza la loro competitività.
Questa ricerca rappresenta un passo avanti significativo nello sviluppo e nell’applicazione della gommapiuma nei prodotti tecnologici, combinando avanzamenti nella stampa 3D con analisi e simulazioni dettagliate per migliorare le prestazioni dei materiali.
