Stampa 3D di compositi polimerici termoindurenti rinforzati con fibra di carbonio tramite polimerizzazione frontale
La stampa 3D di compositi termoindurenti rinforzati con fibre è desiderabile per la fabbricazione rapida di oggetti compositi 3D con strumenti minimi. Uno dei problemi principali nella stampa 3D di compositi termoindurenti è il basso tasso di polimerizzazione delle resine a matrice, che impedisce una rapida polimerizzazione e rigidità dei materiali compositi durante il processo di stampa e cattura la geometria di stampa desiderata. Qui, dimostriamo una nuova tecnica per in situstampa e polimerizzazione di compositi termoindurenti rinforzati con fibra di carbonio senza alcuna fase di postpolimerizzazione o post-elaborazione. Dopo l’estrusione e la deposizione dell’inchiostro composito da un ugello di stampa, l’inchiostro viene polimerizzato tramite polimerizzazione frontale, portando alla stampa rapida di compositi di alta qualità. La personalizzazione delle condizioni di elaborazione consente la stampa a mano libera o rapida e supportata di oggetti compositi 3D con contenuto nullo zero e rinforzi in fibra di carbonio altamente orientati.
I ricercatori della Colorado State University hanno sviluppato un nuovo metodo per stampare in 3D parti composite rinforzate con fibra di carbonio senza la necessità di strutture di supporto.
La tecnica si basa su una resina termoindurente appositamente sviluppata e su un processo di polimerizzazione unico chiamato polimerizzazione frontale, in base al quale il materiale di stampa polimerizza mentre viene estruso. Di conseguenza, la parte viene stampata e diventa rigida quasi immediatamente senza alcuna radiazione UV o IR esterna, consentendogli di preservare la sua geometria a forma libera originale priva di supporti.
Come bonus, le strutture composite stampate in 3D vantano anche un contenuto di vuoti zero e i rinforzi in fibra di carbonio sono altamente orientati per eccellenti prestazioni meccaniche.
