L’Università di Glasgow Ottimizza la Stampa 3D di Strutture Reticolari per Plastiche Più Leggere e Resistenti
Nuovi Progressi nella Stampa 3D
L’Università di Glasgow ha condotto una nuova analisi sui meccanismi di deformazione che causano l’affaticamento dei materiali nelle strutture stampate in 3D sotto carico. Questo studio promette di aprire la strada alla creazione di plastiche più leggere e resistenti.
Strutture Reticolari: Resistenza e Assorbimento di Energia
Il focus della ricerca è sui materiali reticolari, strutture a nido d’ape conosciute per la loro eccezionale resistenza e capacità di assorbire energia. Il team di ricerca ha sviluppato un parametro di progettazione per ridurre al minimo i difetti strutturali e massimizzare le prestazioni dei nuovi design di griglia.
Studio del Polieterimmide (PEI)
La ricerca ha analizzato il processo di stampa 3D del polieterimmide (PEI), un materiale termoplastico robusto e riciclabile. Sono stati fabbricati quattro diversi modelli di griglia in tre densità relative utilizzando la tecnologia di fabbricazione di filamenti fusi e sottoposti a prove di stress.
Risultati dei Test
Il professor Shanmugam Kumar della James Watt School of Engineering ha spiegato: “La stampa 3D offre un controllo significativo sulla produzione dei materiali, ma i difetti di processo possono influenzare le strutture. Il nostro obiettivo era creare un quadro completo di queste carenze e sviluppare misure per affrontarle nel processo di progettazione.”
I test hanno mostrato che le griglie a bassa densità tendevano a deformarsi e piegarsi sotto pressione, mentre quelle ad alta densità spesso si rompevano lungo le linee di collegamento dei filamenti di PEI, impedendo un assorbimento ottimale dell’energia.
Sviluppo di Modelli Computerizzati
Basandosi sui dati ottenuti dai test, il team ha sviluppato modelli computerizzati per eseguire test virtuali. Questi modelli hanno rivelato che i fili di plastica sovrapposti limitavano l’assorbimento di energia del PEI. Le griglie con le migliori prestazioni avevano pareti cellulari con uno spessore massimo pari al doppio del diametro del filo di PEI.
Validazione del Parametro di Progettazione
Il parametro di progettazione è stato convalidato attraverso esperimenti reali e aiuta a prevedere come l’eliminazione dei difetti di fabbricazione possa migliorare le prestazioni delle reti. I progettisti possono utilizzare questi calcoli per creare strutture ottimali.
Collaborazioni e Finanziamenti
La ricerca, avviata due anni fa in collaborazione con l’Università di Cambridge e l’Università Politecnica delle Marche, è stata pubblicata su Advanced Materials Technologies. Questo progetto è stato finanziato dall’Unione Europea e dall’Università di Glasgow.
Questi risultati rappresentano un importante passo avanti nel campo della stampa 3D, offrendo nuove opportunità per lo sviluppo di materiali plastici più efficienti e performanti.
