I polimeri di memoria a forma di 3D FDM stampati sul desktop creano codici QR
Nel recente ” Produzione additiva di vettori di informazioni basati sull’uretano di poliestere a memoria di forma “, Dilip Chalissery, Thorsten Pretsch, Sarah Staub e Heiko Andrä hanno esplorato di più nel regno della stampa 4D.
I polimeri a memoria di forma stanno diventando sempre più utili oggi in quanto possono rispondere al loro ambiente, in termini di temperatura o umidità e possono essere stampati in 3D in geometrie complesse. Per questa ricerca, gli SMP a base di poliuretano termoresistenti sono stampati utilizzando la stampa 3D FDM (anche chiamata FFF), che finora è stata relativamente rara nella ricerca. Il team ha creato due modelli di esempio per il loro studio: uno sotto forma di un codice QR che legge Fraunhofer IAP e l’altro un granulato cilindrico.
Un Ultimaker 3 è stato usato per la fabbricazione, con campioni riscaldati a 100 ° C e quindi raffreddati a -100 ° C, con il processo ripetuto due volte. Il codice QR era rappresentato in tre diversi tipi:
Tipo 1 – Il substrato è stato stampato con PEU non colorato usando un ugello da 400 µm e uno spessore dello strato target di 180 µm.
Tipo 2: il substrato è stato stampato con PEU non colorato usando un ugello da 400 µm. Ancora una volta, è stato selezionato uno spessore target di 180 µm per il substrato, ma l’elevazione è stata costruita con PEU rossa che impiegava un ugello di 400 µm.
Tipo 3: il substrato è stato anche stampato con PEU non colorato usando un ugello da 400 µm, ma questa volta è stato selezionato uno spessore dello strato target ridotto di 15 µm.
“Per tutti gli esperimenti, sono state selezionate velocità di riscaldamento e raffreddamento di 3 ◦C · min − 1 e il tempo di mantenimento alla temperatura più alta e più bassa è stato impostato su 10 min. Il modulo di conservazione (E´), il fattore di perdita (abbronzatura δ) e la temperatura di transizione vetrosa (Tg) sono stati determinati per il secondo riscaldamento. Il comportamento di transizione di fase della PEU è stato anche studiato mediante calorimetria a scansione differenziale (DSC) utilizzando un DSC Q100 di TA Instruments (New Castle, DE, USA) ”, hanno spiegato gli autori.
I ricercatori hanno offerto uno studio completo, esaminando quanto segue:
Proprietà termali
Qualità di stampa
Programmazione e caratterizzazione di SMP
Mentre alcune imprecisioni sono state rilevate nelle stampe 3D, i codici QR erano funzionali e quando hanno attivato la memoria della forma, si è deformata correttamente, oltre a fornire la leggibilità della macchina come richiesto. Gli autori hanno affermato che le proprietà della memoria di forma erano così buone, che si sono chiesti se potevano sopportare deformazioni ancora più forti, con il campione che lo ha dimostrato in modo stabile.
I codici QR erano significativamente leggeri e hanno trovato un buon equilibrio tra velocità di costruzione e risoluzione di stampa con la stampa 3D FFF, rendendola così una “tecnologia promettente” per la fabbricazione di SMP in nuove forme innovative.
“I principali vantaggi del nuovo processo di produzione per i portatori di codici QR sono che l’estrusione di polimero può essere facilmente controllata, è necessaria una quantità significativamente inferiore di materiale di base, facilitando la fabbricazione di strati molto sottili con uno spessore inferiore a 10 µm e l’uso di i solventi possono essere evitati “, hanno concluso i ricercatori.
“Tutti questi aspetti sottolineano che il nuovo processo di produzione per i portatori di codici QR non è attraente solo a fini di ricerca, ma anche dal punto di vista economico, non ultimo perché il materiale potrebbe essere qualificato per l’elaborazione con una stampante 3D disponibile in commercio. Pertanto, FFF potrebbe rivelarsi una tecnologia abilitante per realizzare applicazioni per PMI in settori quali la marcatura contraffatta di merci a rischio di plagio e la supervisione delle catene del freddo. “
I polimeri a memoria di forma sono stati usati oggi per realizzare attuatori morbidi , strutture 4D da materiali siliconici , metamateriali e altro ancora. Cosa ne pensi di questa notizia? Fateci sapere i vostri pensieri! Partecipa alla discussione su questo e altri argomenti sulla stampa 3D su 3DPrintBoard.com .
Supporto del codice QR di tipo 2: forma permanente dopo la stampa 3D (a), forma temporanea ottenuta dopo la programmazione (Fmax = 25 N) (b) e forma recuperata dopo riscaldamento a 60 ° C (c). Per visualizzare la recuperabilità della forma, l’immagine della forma permanente è stata convertita in bianco e nero e sovrapposta con una trasparenza del 60% sull’immagine della forma recuperata (d). Il risultato di un calcolo matematico che confronta la forma permanente con la forma recuperata: aree congruenti (colore verde) e aree incongruenti (colore rosso) (e). Supporto del codice QR di tipo 2 come esaminato dalla microscopia ottica e confocale, inclusa una valutazione della qualità di stampa: vista dall’alto e inserto che mostra un cuboide (a) selezionato casualmente, topografia superficiale del cuboide e dei suoi dintorni (b), sovrapposizione con un codice QR virtuale con una trasparenza del 60% (c), risultato di un calcolo matematico per determinare la congruenza del codice QR virtuale con l’oggetto di stampa fisico: aree di stampa coerenti (colore verde) e aree riempite irregolarmente (colore rosso) (d), lato vista di un taglio attraverso il cuboide e il substrato (e), e l’evoluzione dello spessore dello strato Z rispetto al cuboide e ai suoi dintorni (f). 
Disegno tecnico di una linea di estrusione utilizzata per la produzione di filamenti PEU: sistema di alimentazione del materiale (A), estrusore bivite (B), nastro trasportatore (C), bagnomaria (D) e avvolgitore di filamenti (E). L’estruso è disegnato in rosso.