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Jul 29, 2023

Tre fatti sconosciuti sulla stampa 3D in fibra continua dal CEO di Anisoprint Fedor Antonov

With a decade of expertise, it’s safe to say Anisoprint knows a thing or two

Con un decennio di esperienza, si può dire con certezza che Anisoprint sa una o due cose sulla stampa 3D continua in fibra. Il produttore russo è specializzato in stampanti 3D per coestrusione di fibre composite in grado di fabbricare parti rinforzate ad alta resistenza. L'azienda sviluppa e fornisce inoltre materiali fibrorinforzati che consentono una moltitudine di applicazioni della tecnologia di nicchia.

Ci siamo incontrati con Anisoprint per saperne di più sull'argomento in vista di un webinar formativo che sarà tenuto dal CEO dell'azienda, Fedor Antonov, il 21 luglio.

Un elevato volume di fibre non è tutto

Gli ingegneri che lavorano nella produzione di compositi sapranno che un elevato rapporto volumetrico delle fibre significa molto quando si tratta di resistenza della parte. La maggior parte dei componenti professionali e industriali richiedono circa il 40% – 60% se prodotti, ad esempio, con le tradizionali macchine automatizzate per il posizionamento delle fibre. Queste macchine depongono sistematicamente fogli di materiale di base accanto a fasci di fibre, utilizzando un rullo di pressione per indurre l'adesione.

Quando si tratta di parti composite prodotte con la produzione additiva, imballarle in un sano 50% sarebbe fantastico, ma semplicemente non è fattibile nella maggior parte dei casi. Il problema è: rapporti di volume delle fibre più elevati richiedono un maggiore consolidamento tra gli strati per espellere l’aria intrappolata. Ciò significa semplicemente che è necessario applicare una maggiore pressione dopo ogni strato per farlo legare in modo affidabile ai suoi vicini.

A causa dei limiti angolari di un rullo e dei limiti di stabilità della parte da arrotolare, il consolidamento di alcune sezioni di una parte stampata in 3D, come pareti sottili o sporgenze, potrebbe rivelarsi difficile. Con tale pressione, non è possibile produrre strutture reticolari – la forma ottimale per i compositi – poiché sono costituite da pareti sottili. Quindi, maggiore è il volume della fibra, maggiore è la libertà di progettazione a cui si rinuncia: un rapporto infelice dato che questo dovrebbe essere uno dei principali vantaggi della stampa 3D.

Fibre tagliate vs. fibre continue

Le fibre rinforzanti possono essere suddivise in due categorie principali: fibre tagliate e fibre continue. Dal punto di vista funzionale possono sembrare la stessa cosa, ma hanno effetti molto diversi sulle proprietà meccaniche di una parte.

Antonov spiega: "C'è molta confusione tra fibre corte e fibre continue. Entrambi formano compositi, ma solo le fibre continue possono essere veramente viste come 'rinforzi'. Le fibre tagliate riempiono semplicemente la matrice del materiale senza alcun orientamento mentre le fibre continue corrono da un'estremità all'altra essendo orientati nella stessa direzione. Poiché la forza del composito risiede lungo le fibre, le fibre continue sono l'unico modo per ottenere una parte resistente."

La differenza è significativa. Osservando i dati dei test interni di Anisoprint, un composito riempito con fibre tritate tende ad essere circa il doppio più resistente di una plastica pura. Sorprendentemente, un composito continuo riempito con fibre può essere circa 30 volte più resistente: una differenza davvero netta.

Non solo carbonio

La stampa in fibra di carbonio viene spesso utilizzata in modo intercambiabile con la stampa 3D in fibra continua. Sebbene la fibra di carbonio sia una delle più conosciute, esistono altri materiali che possono essere utilizzati per il rinforzo. Gli ingegneri che desiderano utilizzare la tecnologia possono accedere a fibra di vetro, aramide, basalto e persino fibre naturali poiché hanno tutte proprietà e casi d'uso diversi.

L'aramide, proprio come la fibra di carbonio, è nota per aumentare la resistenza di una parte ma aggiunge anche un'eccellente resistenza agli urti e ai danni, una proprietà non garantita dalle fibre di carbonio.

Il basalto, un'alternativa economica al carbonio, può essere preferito quando l'efficienza in termini di costi è fondamentale, ma la resistenza dei componenti non è in cima alla lista delle priorità. La plastica rinforzata con fibra di carbonio composita/CCF di Anisoprint mostra in genere resistenze fino a 860 MPa. Tuttavia, la plastica rinforzata con materiale a base di basalto (CBF) raggiunge i 600 MPa e costa solo due terzi del prezzo, offrendoti un miglior rapporto qualità-prezzo.

I lettori interessati a saperne di più sulle tecnologie di stampa 3D in fibra continua attualmente sul mercato possono iscriversi al webinar della prossima settimana qui. Il relatore, Fedor Antonov, ha conseguito un dottorato di ricerca in Meccanica Fondamentale e ha oltre dieci anni di esperienza accademica e industriale lavorando con materiali compositi.