Un dettaglio ambientale compromette la qualità nella stampa 3D
Sapevi che l'interno di una stampante ha un microclima da monitorare scientificamente? Ne parlano tre ricercatori della Concordia University.
La stampa 3D è quella innovazione che ha fatto parlare molto prima dell’arrivo dell’intelligenza artificiale, del machine learning su cui oggi si basa e delle reti neurali complesse. Parliamo di una tecnologia in grado di produrre oggetti, componenti e persino tessuti medici ad alta precisione. La stampa 3D forse è stata dimenticata o messa in secondo piano dai media, ma non dalla ricerca scientifica, che continua a produrre studi e applicazioni per migliorarla. Un esempio è il lavoro pubblicato su npj Advanced Manufacturing da Keim, Young e Hanson della Concordia University.
I tre studiosi hanno scoperto che il raffreddamento non uniforme influisce in modo decisivo sulla qualità dei polimeri nella stampa 3D a filamento fuso (FFF). Per comprendere questo processo si sono concentrati sul flusso d’aria che circola intorno all’ugello della stampante. Questo fenomeno, chiamato convezione forzata dell’aria, è alla base della solidificazione dei materiali termoplastici: il nulla che diventa un oggetto, modellato dal progetto o dall’impulso creativo del momento.
Le stampanti 3D sono importanti per l’industria quanto una stampante di casa che può trarre da una ricerca scientifica dei miglioramenti essenziali
Durante la stampa 3D, il filamento fuso viene depositato strato per strato, ma variazioni di velocità o d’aria possono creare raffreddamenti disomogenei che alterano la cristallizzazione del polimero. Lo studio descrive come le aree esposte a un flusso d’aria più forte si solidificano più rapidamente, generando tensioni residue e deformazioni. Al contrario, una minor ventilazione porta a un raffreddamento più stabile e omogeneo. Da qui nasce la necessità di migliorare il processo di stampa, intervenendo direttamente sulla gestione dei polimeri, le macromolecole alla base dei filamenti fusi.
Questa ricerca, insieme ad altre concentrate su dettagli tecnici fondamentali, contribuisce a migliorare i modelli esistenti di stampanti tridimensionali. Controllare il flusso d’aria significa progettare involucri chiusi, creare flussi programmabili e ottimizzare la ventilazione mirata.
Tutto ciò porterà anche a un miglioramento dei software di progettazione e dei sistemi di modellazione 3D. Al momento, parliamo soprattutto di stampanti industriali collocate in ambienti aperti, ma la ricerca non esclude le stampanti desktop, dove, anche lì, il microclima interno influisce sulla resa finale di colori e immagini.
