La stampa 3D potrebbe diventare la tecnica d’elezione non solo nella produzione di manufatti, ma anche nell’edilizia ecosostenibile. Ma fin quando non si comincerà a usare materiali green sarà difficile parlare di una stampa 3D sostenibile: ancora oggi molti dei materiali plastici utilizzati da queste stampanti non possono essere facilmente riciclati.
Per fortuna questi ricercatori hanno messo a punto un nuovo processo per rendere la stampa 3D ancora più sostenibile e accessibile ai biomateriali.
Stampa 3D sostenibile, il processo a base di biomateriali
Per rendere la stampa 3D sostenibile una realtà, un team di scienziati e ricercatori provenienti dal Center for Bits and Atoms (CBA) del MIT, Istituto Nazionale di Standardizzazione e Tecnologia degli Stati Uniti (NIST) e dal Centro Nazionale per la Ricerca Scientifica in Grecia (Demokritos), ha modificato l’estrusore, il “cuore” di una stampante 3D, in modo che possa misurare le forze e il flusso di un materiale per permettere una stampa automatica.
Raccolti con un test di 20 minuti, i dati relativi ai materiali vengono inseriti in una funzione matematica che viene utilizzata per generare automaticamente i parametri di stampa. Questi parametri possono essere inseriti nel software di qualsiasi stampa 3D disponibile sul mercato, e possono essere utilizzati per stampare con qualsiasi materiale, anche i biomateriali di ultima generazione.
Questa ricerca potrebbe contribuire a ridurre l’impatto ambientale della produzione additiva, che tipicamente si basa su polimeri non riciclabili e resine derivate dai combustibili fossili.
Il problema della stampa 3D oggi
Facciamo un passo indietro. Sebbene stiano emergendo nuovi materiali sostenibili per l’uso nella stampa 3D, rimane comunque difficile la loro adozione. Perché le impostazioni delle stampanti 3D devono essere regolate per ciascun materiale.
E dato che per stampare un nuovo materiale da zero è necessario impostare tipicamente fino a 100 parametri nel software, tutto diventa davvero astruso. Al punto che quasi “tocca” affidarsi a materiali comunemente utilizzati, come i polimeri prodotti in serie: hanno insiemi consolidati di parametri, già perfezionati nel tempo. Ma di certo non sono prodotti ecosostenibili!
Il problema è che i biomateriali odierni hanno proprietà che possono oscillare ampiamente in base alla loro composizione. Quindi è quasi impossibile creare insiemi di parametri fissi.
Per evitare di perdere troppo tempo, e rendere impossibile la diffusione di questa buona pratica, i ricercatori hanno affrontato questo problema sviluppando un processo per la stampa 3D in grado di identificare automaticamente i parametri di un materiale sconosciuto autonomamente.
Il processo per identificare i parametri
Partendo da una loro stampante 3D, i ricercatori hanno aggiunto tre strumenti all’estrusore della macchina che effettuano misurazioni utilizzate per calcolare i parametri, tra cui:
- una cella di carico, che misura la pressione esercitata sul filamento di stampa;
- un sensore di velocità di alimentazione, che misura lo spessore del filamento e la velocità effettiva con cui viene alimentato attraverso la stampante.
Queste misurazioni possono essere utilizzate per calcolare i due parametri più importanti della stampa: il flusso e la temperatura. Con il già citato test di 20 minuti, che ha permesso di generare una serie di letture di temperatura e pressione a diverse velocità di flusso, hanno raccolto dati a sufficienza per poterli inserire in un’apposita funzione, che così facendo genera automaticamente parametri reali per il materiale e la configurazione della macchina.
