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May 30, 2023

Il vetro più resistente di sempre

La start-up canadese Fortis3D sta lanciando due nuovi materiali di stampa 3D per una gamma di applicazioni industriali. Accompagnando il lancio di PA-GF20 e PK-GF20, Fortis3D ha fornito un'analisi dettagliata

La start-up canadese Fortis3D sta lanciando due nuovi materiali di stampa 3D per una gamma di applicazioni industriali. Accompagnando il lancio di PA-GF20 e PK-GF20, Fortis3D ha fornito un'analisi dettagliata delle caratteristiche del materiale di ciascun filamento per consentire agli ingegneri di comprendere i punti di forza e le applicazioni adatte.

Basandosi su un background nell’ingegneria dei polimeri, il team di scienziati e ingegneri Fortis3D ha creato filamenti per stampa 3D in poliammide (PA), o nylon, e polichetone (PK) rinforzati che sono più resistenti di altri e presentano un contenuto inferiore di fibra di vetro.

“Abbiamo scoperto che la maggior parte dei filamenti rinforzati con fibre sul mercato possono produrre parti relativamente resistenti e rigide, ma non sono affatto resistenti quanto le tradizionali resine rinforzate con fibre per lo stampaggio a iniezione. Volevamo anche rendere i materiali ad alta resistenza accessibili a un numero maggiore di utenti e non solo a quelli con costose macchine industriali. Con entrambi gli obiettivi in ​​mente, abbiamo sviluppato questi due materiali affinché fossero i più resistenti sul mercato e consentissero anche agli utenti con stampanti di fascia media di realizzare parti ad altissima resistenza”, ha affermato Wayne Lam, Business Manager di Fortis3D.

Caratteristiche di PA-GF20 e PK-GF20

I materiali rinforzati con fibra di vetro tritata PA-GF20 e PK-GF20 di Fortis3D sono destinati alla stampa 3D di componenti funzionali ad alte prestazioni. Oltre alla resistenza meccanica superiore, entrambi presentano resistenza chimica, alle alte temperature, agli urti e all'usura, che li rendono durevoli in ambienti difficili. I materiali hanno applicazioni che vanno dalle parti di uso finale industriale alle maschere e ai dispositivi.

La maggior parte degli altri filamenti rinforzati con fibra di vetro del settore utilizzano fibra di vetro smerigliata molto corta (100-300 µm) e incorporata in varie resine. Possono essere fragili nonostante abbiano una buona resistenza e stampabilità. La fibra di vetro tagliata è più lunga (3 mm) e fornisce una resistenza molto elevata preservando al contempo una maggiore tenacità del materiale plastico di base, ma è più difficile da incorporare. Entrambi i tipi di fibre solitamente si decompongono maggiormente durante il processo di composizione, risultando in fibre più corte nel prodotto finale; pertanto è necessario prendere precauzioni durante la lavorazione per ridurre al minimo la rottura delle fibre.

Dati tecnici sui materiali per stampa 3D PA-GF20 e PK-GF20

Il team di sviluppo di Fortis3D ha ottimizzato il caricamento della fibra e le variabili di lavorazione per generare uno dei filamenti PA rinforzati con fibra più “forti” del settore con un carico di fibra di vetro inferiore. Il ridotto carico di fibra di vetro migliora la stampabilità, l'usura degli ugelli e la finitura superficiale. Per ottenere un'elevata resistenza alla trazione di 78 MPa anche dopo il condizionamento, è stato inoltre impiegato un agente di accoppiamento chimico per rafforzare l'adesione tra le fibre di vetro e la matrice polimerica.

Rispetto allo stampaggio a iniezione, questo garantisce una conservazione della resistenza alla trazione superiore al 90% ed è più resistente rispetto ai materiali in nylon rinforzato con fibra di vetro e carbonio di altri marchi leader. Rispetto a un tipico filamento PA6GF, l'assorbimento di umidità viene ridotto del 30% quando si utilizza un copolimero di nylon simile a SnapPrint PA di Fortis3D. La formazione di stringhe è ridotta al minimo anche quando il filamento viene lasciato fuori in condizioni ambientali rispetto a un filamento PA6GF.

Rappresentazione grafica dell'umidità trattenuta in base al numero di giorni. Grafico tramite Fortis3D.

Il polichetone (PK) è un terpolimero di propilene, etilene e monossido di carbonio con caratteristiche simili al PA12 ma con ridotto assorbimento di umidità, maggiore resistenza chimica e agli urti e ridotto attrito e usura. Mantiene inoltre la resistenza meccanica dopo l'assorbimento dell'umidità, a differenza dei nylon. Dal punto di vista ambientale, la produzione di polichetone genera fino al 60% in meno di CO2 rispetto alla produzione di nylon. Tuttavia, a causa dell'eccessiva deformazione e dell'assenza di adesione alla maggior parte degli adesivi e dei materiali, è estremamente difficile stampare in modo indipendente. Per risolvere questo problema, il team di sviluppo di Fortis3D ha creato una formulazione proprietaria che riduce drasticamente la deformazione e può adattarsi alla maggior parte dei materiali del letto con la sola colla PVA. Sono state aggiunte fibre di vetro tritate per una maggiore resistenza e rigidità, ottenendo un materiale paragonabile ad altri nylon rinforzati con fibra di carbonio o vetro del settore senza il pericolo di un eccessivo assorbimento di umidità. L'assorbimento di umidità è inferiore di circa il 70% rispetto a un tipico filamento PA6GF, il che implica che la formazione di fili è limitata e la resistenza della parte non viene influenzata dopo una settimana di condizioni ambientali.