PLA stampato in 3D: studi sul trattamento termico e sulla resistenza agli impatti
Nel recente studio ” Uno studio sull’effetto del trattamento termico sulla forza d’impatto del PLA stampato in 3D “, l’autore Suresh Thota presenta una tesi alla South Dakota State University , incentrata sulla sperimentazione di materiali e proprietà meccaniche nella stampa 3D.
Poiché l’ambiente gioca un ruolo importante nella stampa 3D e può avere un effetto così sostanziale su parti e prototipi, Thota indaga vari parametri come la temperatura e l’umidità e come influenzano il PLA in termini di:
Resistenza alla compressione
Resistenza alla trazione
Resistenza alla flessione
Forza d’impatto
Il PLA è comunemente usato come materiale per la stampa 3D, poiché è composto da risorse rinnovabili (mais e canna da zucchero) ed è sia biodegradabile che biocompatibile, rendendolo utile anche in applicazioni mediche. Per questo studio, Thota e il team di ricerca hanno utilizzato quattro bobine di PLA giallo. Hanno riferito che questo materiale era conveniente e richiedeva ugelli a bassa temperatura per fondere il filamento.
Una Flash Forge Creator Pro è stata utilizzata per la stampa di campioni 3D, con prove di impatto eseguite secondo gli standard di prova ASTM D256. Sei coppie di campioni di PLA sono state riscaldate per testare i risultati di umidità al 100 percento, collocati in acqua nell’intervallo da 25 ° C (± 5 ° C) a 95 ° C.
Le temperature sono state aumentate con incrementi di 10 ° C fino a raggiungere i 95 ° C. Dopo aver eseguito otto diversi test, la ricerca ha dimostrato che la resistenza all’impatto è aumentata con un trattamento a temperatura più elevata, ma anche che i campioni hanno mostrato la massima resistenza all’impatto a temperature più elevate, ma solo per un breve trattamento termico.
Per il test dell’umidità, sei campioni sono stati stampati in 3D per un totale di 96 campioni.
“I campioni sono stati testati all’impatto immediatamente dopo due ore di riscaldamento a calore nel bagno d’acqua. Allo stesso modo, dai restanti campioni, una coppia diversa è stata testata ogni due ore di trattamento termico fino a dodici ore “, hanno affermato i ricercatori. “Il test di impatto dei campioni di acqua trattata termicamente (100% di umidità) è stato condotto immediatamente rimuovendoli dal bagnomaria. L’angolo del pendolo è stato registrato dal misuratore digitale. L’angolo medio dei due campioni è stato calcolato dopo ogni prova. I risultati dei test dagli esperimenti sono stati successivamente analizzati tracciando grafici che mostrano il tempo e la forza dell’impatto per i diversi trattamenti. “
Il test di bassa umidità ha dimostrato che i campioni di PLA avevano “resistenze agli urti quasi simili”. I campioni hanno anche mostrato un’elevata resistenza all’impatto al di sopra della temperatura di transizione vetrosa (60 ° C).
I test sugli effetti del riscaldamento e dell’invecchiamento hanno mostrato un’elevata resistenza agli urti nei campioni testati subito dopo il trattamento termico, mentre gli impatti dei campioni testati dopo l’invecchiamento a temperatura ambiente hanno determinato una resistenza agli urti “considerevolmente” inferiore, lasciando Thota a concludere che la resistenza agli urti del PLA non può essere mantenuta elevata livelli con l’invecchiamento.
“La seguente raccomandazione per la ricerca futura è fatta sulla base dei risultati di questo studio:
Campioni di PLA per trattamento termico realizzati con l’aggiunta di fibre di rinforzo, micro o nanofiller o additivi selezionati.
La resistenza all’impatto del PLA può essere ulteriormente studiata modificando i parametri di stampa come densità di riempimento e orientamento di stampa.
Ricottura dei campioni trattati termicamente in un bagno d’acqua invece dell’aria a temperatura ambiente. “
