La stampa 3D sta evolvendo nel campo dei materiali compositi ad alte prestazioni. Uno studio ha dimostrato che combinando polilattide (PLA), carbone di bambù (BC) e fibre continue di lino (CFF) si possono ottenere biocompositi sostenibili con proprietà meccaniche avanzate, maggiore resistenza al fuoco e capacità di memoria di forma.
Miglioramento delle proprietà meccaniche
I ricercatori hanno utilizzato il PLA come base e lo hanno rinforzato con carbone di bambù e fibre di lino continue. La stampa è stata effettuata con una stampante 3D modificata, in grado di estrudere contemporaneamente il filamento PLA/BC e le fibre di lino. L’analisi delle parti stampate ha evidenziato una forte adesione tra fibre e matrice, con una presenza minima di vuoti, elemento che indica una buona coesione dei materiali.
Grazie all’integrazione di BC e CFF, la resistenza alla trazione del materiale è aumentata del 248% e la resistenza alla flessione del 207% rispetto al PLA puro. Inoltre, la velocità di combustione del composito è stata ridotta del 50%, permettendo di ottenere la classificazione V-1 nel test di combustione UL-94. L’indice limite di ossigeno (LOI) ha raggiunto il 36,8%, evidenziando un miglioramento della resistenza al fuoco.
Memoria di forma e applicazioni pratiche
Oltre alle proprietà meccaniche, è stato analizzato il comportamento della memoria di forma dei biocompositi. Nei test di regolazione termica programmata, il materiale ha dimostrato un tasso di recupero della forma fino all’89% per PLA/BC/CFF. Questa caratteristica risulta utile in settori in cui le strutture devono riprendere la forma originaria dopo la deformazione, come nell’industria aerospaziale e nell’arredamento.
L’unione di resistenza meccanica elevata, maggiore ignifugazione e memoria di forma rende questi biocompositi adatti all’uso nei settori automobilistico ed edile, oltre che per la produzione di mobili sostenibili. La possibilità di realizzare questi materiali con la stampa 3D e 4D apre nuove opportunità per lo sviluppo di componenti riutilizzabili e a basso impatto ambientale.
Ulteriori dettagli sulla ricerca
Maggiori informazioni sono disponibili nello studio “Biocompositi stampati in 3D/4D rinforzati con carbone di bambù e fibre di lino continue per una resistenza meccanica superiore, ignifugazione e recuperabilità”. Gli autori sono Mahdi Bodaghi, Kaveh Rahmani, Mohammadreza Lalegani Dezaki, Callum Branfoot e Jon Baxendale.
