Nuovo filamento composto con fibra continua per stampa 3D FDM
Un consorzio internazionale formato dall'Institute of Space Technology di Islamabad, la National University of Science and Technology e la Ajman University ha rivoluzionato il campo della fabbricazione additiva attraverso lo sviluppo di una procedura innovativa per produrre filamento composto di polimero rinforzato con fibra continua, specificamente ottimizzato per la tecnologia di stampa 3D FDM 🚀.
Avanzamenti nelle proprietà meccaniche
Il sistema brevettato integra fibre continue di vetro-E all'interno di una matrice di PLA, assicurando un allineamento preciso delle fibre e un'incapsulazione completa del polimero durante l'estrusione. Ciò genera un filamento con proprietà meccaniche eccezionalmente migliorate che superano ampiamente quelle del PLA convenzionale.
Risultati dei test effettuati:- Resistenza alla trazione media di 146,75 megapascal, rispetto ai 60 MPa del PLA puro
- Modulo di Young di 4,95 gigapascal, rispetto ai 3,68 GPa del materiale base
- Volume di fibra del 2,8% in un filamento di diametro standard di 1,75 mm
Queste cifre rappresentano miglioramenti sostanziali di circa 2,4 volte in resistenza e 1,35 volte in rigidità, avvicinandosi notevolmente ai valori previsti dai modelli teorici.
Caratterizzazione tecnica e processo di fabbricazione
Le analisi mediante microscopia elettronica e spettroscopia confermano un'impregnazione uniforme del polimero, un eccellente rivestimento delle fibre e una presenza minima di vuoti nella struttura del materiale composito. La caratterizzazione termica aggiuntiva indica che questo composito presenta un inizio di degradazione a temperature più alte rispetto al PLA convenzionale, suggerendo una maggiore stabilità termica complessiva 🔥.
Attrezzatura specializzata richiesta:- Unità di avvolgimento per la gestione precisa delle fibre continue
- Sistema di estrusione con controllo avanzato della temperatura
- Camera termica per il trattamento post-estrusione
- Bobina di trazione con sincronizzazione delle velocità
Applicazioni industriali e prospettive future
Questo avanzamento tecnologico apre nuove possibilità per la fabbricazione di componenti strutturali leggeri ma ad alta resistenza in settori esigenti come l'aerospaziale, l'automotive e l'industriale, dove la combinazione di riduzione del peso e mantenimento delle proprietà meccaniche risulta cruciale ⚙️. La principale sfida attuale risiede nell'adattare le stampanti 3D domestiche per gestire questo materiale composito senza compromettere la qualità di stampa o l'integrità strutturale durante il processo di fabbricazione.