Nel recente articolo pubblicato ” Miglioramento della resistenza e della tenacità nella stampa 3D attraverso il percorso di uno strumento bioispirato “, i ricercatori cinesi approfondiscono ulteriormente le sfide con le proprietà meccaniche, in particolare i problemi di resistenza, tenacità e anisotropia. Mentre queste proprietà possono essere ottenibili, spesso non è così contemporaneamente. In questo studio, il team offre un percorso di scansione parallela bioispirato per aumentare la forza e la tenacità con l’isotropia in piano.
Sia il percorso parallelo-profilo che la scansione parallela sono i tipi più utilizzati di percorsi di riempimento, con il primo che offre eccellenza nella precisione, ma carenze in caso contrario, e il secondo che offre velocità ma mancanza di precisione. Per risolvere queste discrepanze, molti ricercatori utilizzano una strategia di percorso ibrido.
Materiali strutturali ispirati al bio sono anche impiegati per offrire resistenza, tenacità, rigidità e bassa densità simultanee. Prendendo ispirazione dalla natura, come spesso accade, i ricercatori hanno cercato gli organismi naturali per risolvere le carenze delle proprietà dei materiali.
Materiali come nido d’ape, madreperla e conchiglia sono stati utilizzati in precedenza per perfezionare le proprietà meccaniche, ma le strutture di Bouligand presentano una maggiore flessibilità e ora vengono utilizzate nella stampa 3D SLA per migliorare la resistenza. Come sottolineano i ricercatori, tuttavia, questi metodi richiedono solitamente “due materiali disposti in modo gerarchico” e possono essere sia complessi che costosi.
Qui, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo percorso di scansione parallela destinato ad aumentare le proprietà meccaniche:
“Con questo metodo, sia la resistenza che la tenacità possono essere notevolmente migliorate solo regolando gli angoli di rotazione nel percorso dello strumento di stampa e non sono necessarie attrezzature speciali o trattamenti complicati del materiale. Ciò può offrire una strategia molto applicabile, a basso costo e ampiamente estensibile per migliorare le proprietà meccaniche nella stampa 3D ”, spiegano i ricercatori.
Durante lo studio, i campioni sono stati stampati in 3D a livello desktop con una stampante 3D JGAURORA A3S FDM , utilizzando il filamento PLA di JGAURORA (Cina, fondata nel 2008). I ricercatori hanno lavorato con i seguenti dettagli:
Spessore strato di 0,1 mm
Velocità di stampa di 30 mm / s, continuamente
Temperatura dell’ugello di 200 ° C
Temperatura del letto di calore di 60 ° C
I campioni sono stati valutati per resistenza, rigidità, tenacità e comportamento riguardo a vari percorsi di scansione parallela.
“Poiché l’influenza della struttura di Bouligand sulle proprietà meccaniche si verifica principalmente nel piano xy, l’orientamento dell’edificio di tutti i campioni è parallelo alla piattaforma”, hanno affermato i ricercatori.
Durante i test di trazione, i ricercatori hanno confermato che sono state aumentate sia la resistenza che la tenacità, rispetto ai campioni creati mediante percorsi convenzionali. Sono stati migliorati del 12,1 percento e del 101 percento con “l’influenza del design critico” visualizzata mostrando un aumento con la diminuzione di α e tenacità con un picco di α a circa 15 °.
“I risultati mostrano che la più grande area di frattura appare a α = 15 ° e la distribuzione della sollecitazione cambia con la diminuzione di α. Questo risultato indica che entrambi i due fattori importanti contribuiscono alle proprietà meccaniche ottimali e che un angolo di rotazione α appropriato può essere determinato prendendo in considerazione questi due fattori in diverse condizioni di lavorazione “, hanno concluso i ricercatori.
